Usando um novo método, físicos da TU Freiberg, em cooperação com pesquisadores de Berkeley e Hamburgo, estão pela primeira vez analisando na escala de femtossegundos os processos em um sistema modelo para células solares orgânicas. Isso pode ser usado para desenvolver células solares de alto desempenho e eficientes. A chave para isso são os flashes de luz ultrarrápidos, com a qual a equipe liderada pelo Dr. Friedrich Roth trabalha na FLASH em Hamburgo, o primeiro laser de elétrons livres do mundo na região do raio-X.

"Aproveitamos as propriedades especiais desta fonte de raios-X e as expandimos com espectroscopia de fotoemissão de raios-X resolvida no tempo (TR-XPS). Este método é baseado no efeito fotoelétrico externo, pela explicação de que Albert Einstein recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1921. Pela primeira vez, fomos capazes de analisar diretamente a separação de carga específica e os processos subsequentes quando a luz atinge um sistema modelo, como uma célula solar orgânica. Também fomos capazes de determinar a eficiência da separação de carga em tempo real, "explica o Dr. Roth do Instituto de Física Experimental da TU Bergakademie Freiberg.

Com a ciência de fótons para melhorar as células solares

Em contraste com os métodos anteriores, os pesquisadores foram capazes de identificar um canal previamente não observado para separação de carga. "Com nosso método de medição, podemos realizar um prazo resolvido, análise específica do átomo. Isso nos dá uma impressão digital que pode ser atribuída à molécula associada. Podemos ver quando os elétrons energizados pelo laser óptico chegam à molécula aceitadora, quanto tempo eles permanecem e quando ou como eles desaparecem novamente, "diz o Prof. Serguei Molodtsov, explicando o método de medição. Ele lidera o grupo de pesquisa "Pesquisa Estrutural com Lasers de Elétrons Livres de Raios-X (XFELs) e Radiação Síncrotron" no Instituto de Física Experimental de Freiberg e é Diretor Científico do Laser Europeu de Eletrons Livres de Raios-X (EuXFEL).

Analise os pontos fracos e aumente a eficiência quântica

A análise em tempo real e a medição de parâmetros internos são aspectos importantes da pesquisa básica que a indústria solar, em particular, pode se beneficiar. "Com nossas medições, tiramos conclusões importantes sobre as interfaces nas quais os portadores de carga gratuita são formados ou perdidos e, assim, enfraquecem o desempenho das células solares, "acrescenta o Dr. Roth. Com as descobertas dos pesquisadores de Freiberg, por exemplo, possibilidades de otimização no nível molecular ou no campo da ciência dos materiais podem ser derivadas e a eficiência quântica otimiza os sistemas fotovoltaicos e fotocatalíticos emergentes. A eficiência quântica descreve a relação entre a luz incidente e o fluxo de fótons (corrente que é gerada). A equipe publicou os resultados em uma publicação especializada atual, o jornal Nature Communications .