Ainda há muito a ser aprendido sobre como a carga se move ao longo das moléculas que constituem as camadas de materiais nas células solares. Esses detalhes permaneceram ocultos por causa dos desafios do direto, observação em tempo real do movimento dos elétrons e seus buracos nas interfaces onde dois materiais de células solares se encontram. Usando pulsos ultravioleta extremos ultravioleta, pesquisadores observaram como buracos foram injetados em materiais de interface encontrados em células solares de perovskita híbridas. As rajadas de luz ultravioleta extrema duraram apenas femtossegundos. As explosões permitidas ultrarrápidas, medições específicas do elemento. Os experimentos revelaram quais estados do átomo de níquel são os principais aceitadores de buraco.

Aprender como a carga se move nas camadas materiais das células solares pode revelar parâmetros de projeto ausentes. Esses parâmetros podem permitir que os cientistas controlem como a carga se move dentro dos painéis solares ou LEDs, incluindo projetos futuros baseados em novos materiais.

O conhecimento detalhado do movimento em tempo real da carga em materiais de células solares pode ajudar cientistas e engenheiros a projetar células solares melhores. Aqui, os cientistas precisam gerenciar os elétrons e os buracos que são deixados para trás. Especificamente, eles precisam de uma maneira de coletar e mover buracos de elétrons, os pontos onde os elétrons poderiam estar, mas não estão. Mas há um problema.

Os estados de superfície dos materiais de óxido que facilitam a transferência do orifício são difíceis de estudar porque é difícil sondar diretamente entre as camadas de materiais, e a dinâmica de carga é extremamente rápida, tornando difícil acompanhá-los em tempo real. Os pesquisadores desenvolveram uma nova maneira de examinar o transporte de cargas em materiais em camadas. Sua nova abordagem permite que eles observem em tempo real como os buracos se formam e como os elétrons resultantes se movem, e eles demonstraram o método caracterizando a interface formada com óxido de níquel sobre óxido de ferro. O método emprega espectroscopia de reflexão-absorção ultravioleta extrema usando minúsculas rajadas de luz ultravioleta extrema com apenas alguns femtossegundos de duração.

Os bursts curtos permitem a medição em tempo real da dinâmica do elétron, e a energia de explosão permite medições específicas do elemento em materiais em camadas. Eles descobriram que um íon de níquel transitório (Ni ₃ ⁺ ) se forma depois que a luz solar excita a camada de óxido de ferro subjacente. Isso mostra aos pesquisadores como funcionam os buracos no óxido de níquel. Além disso, o trabalho da equipe mostrou que os furos são injetados na camada de óxido de níquel por meio de um processo de duas etapas começando com um rápido, dissociação de exciton (par elétron-buraco) conduzida por campo na camada de ferro. Com esta pesquisa, os cientistas revelaram a natureza química do estado aceitador de buraco no óxido de níquel. Também, eles mostraram como a dissociação de excitons e a transferência de buraco interfacial ocorrem na interface de óxido de níquel e óxido de ferro, uma interface de modelo.