(Phys.org) —Onderzoekers van de Ludwig-Maximilians-Universitaet in München hebben een nieuwe methode ontwikkeld om materiaaldefecten in dunnefilmzonnecellen zichtbaar te maken.

Een LMU-onderzoeksteam onder leiding van Bert Nickel heeft, Voor de eerste keer, slaagde erin de actieve laag in organische dunnefilmzonnecellen functioneel te karakteriseren met behulp van laserlicht voor gelokaliseerde excitatie van het materiaal. De bevindingen worden gerapporteerd in het wetenschappelijke tijdschrift " Geavanceerde materialen "We hebben een methode ontwikkeld waarbij het materiaal met een laser raster wordt gescand, terwijl de gefocusseerde bundel op verschillende manieren wordt gemoduleerd, bijvoorbeeld door middel van een roterende verzwakker. Dit stelt ons in staat om direct de ruimtelijke verdeling van defecten in organische dunne films in kaart te brengen, een prestatie die nog niet eerder is bereikt, " legt Christian Westermeier uit, wie is de eerste auteur van de nieuwe studie.

Zonnecellen kunnen zonlicht omzetten in elektrische energie door gebruik te maken van het vermogen van licht om moleculen op te wekken. het produceren van vrije elektronen en positief geladen "gaten". Hoe lang het duurt voordat deze ladingsdragers door de elektroden worden geëxtraheerd, hangt weer af van de gedetailleerde structuur van de actieve laag van de cel. Defecten in de reguliere opstelling van de atomen fungeren als tijdelijke vallen voor ladingsdragers, en zo de grootte van de bruikbare stroom die kan worden geproduceerd te verminderen. De nieuwe kaartmethode stelt onderzoekers in staat om de veranderingen in de huidige stroom te detecteren die verband houden met gelokaliseerde excitatie van defecten door laserlicht. In de gebruikte experimentele geometrie dient een metalen achtercontact als poortelektrode. Door een spanning op deze poort aan te leggen, de in het halfgeleidend materiaal aanwezige vallen kunnen via het zogenaamde veldeffect op een beheersbare wijze worden gevuld of geleegd. Door de frequentie van het laserlicht te moduleren kan de temporele dynamiek van traptoestanden worden bepaald.

De studie onthulde dat in pentaceen, een organische halfgeleider, de defecten hebben de neiging zich op bepaalde posities te concentreren. "Het zou interessant zijn om te weten wat er speciaal is aan de oppervlaktelaag op deze hotspots. Wat veroorzaakt defecten op deze locaties? Ze kunnen te wijten zijn aan chemische verontreinigingen of aan onregelmatigheden in de uitlijning van de moleculen, " zegt Bert Nikkel, die ook lid is van het Nanosystems Initiative München (NIM), een cluster van uitmuntendheid.

Nikkel en zijn collega's kozen het pentaceen voor hun experimenten omdat dit het meest geleidende materiaal is dat momenteel beschikbaar is voor de vervaardiging van organische halfgeleiders. In de huidige studie, ze keken naar een dunne pentaceenlaag waarin de meeste ladingsdragers positief geladen gaten zijn. In het daaropvolgende werk, ze zijn van plan om complete zonnecellen te onderzoeken, die bestaan ​​uit een gatengeleidende film in direct contact met een elektronengeleidende laag.