Queda mucho por aprender sobre cómo se mueve la carga a lo largo de las moléculas que forman las capas de materiales en las células solares. Estos detalles han permanecido ocultos debido a los desafíos de los directos, observación en tiempo real del movimiento de los electrones y sus agujeros en las interfaces donde se encuentran dos materiales de células solares. Usando pulsos ultravioleta ultrarrápidos extremos, Los investigadores observaron cómo se inyectaban agujeros a través de los materiales de interfaz que se encuentran en las células solares híbridas de perovskita. Los estallidos de luz ultravioleta extrema solo duraron femtosegundos. Las ráfagas permitieron ultrarrápidas, medidas específicas del elemento. Los experimentos revelaron qué estados del átomo de níquel son los principales aceptores de agujeros.

Aprender cómo se mueve la carga en las capas materiales de las células solares podría revelar la falta de parámetros de diseño. Estos parámetros podrían permitir a los científicos controlar cómo se mueve la carga dentro de los paneles solares o LED. incluyendo diseños futuros basados ​​en materiales novedosos.

El conocimiento detallado del movimiento de carga en tiempo real en los materiales de las células solares podría ayudar a los científicos e ingenieros a diseñar mejores células solares. Aquí, los científicos necesitan gestionar tanto los electrones como los huecos que quedan. Específicamente, necesitan una forma de recolectar y mover agujeros de electrones, los puntos donde los electrones podrían estar pero no lo están. Pero hay un problema.

Los estados de la superficie de los materiales de óxido que facilitan la transferencia de agujeros son difíciles de estudiar porque es difícil sondear directamente entre capas de materiales. y la dinámica de carga es extremadamente rápida, lo que dificulta su seguimiento en tiempo real. Los investigadores idearon una nueva forma de examinar el transporte de carga dentro de materiales estratificados. Su nuevo enfoque les permite observar en tiempo real cómo se forman los agujeros y cómo se mueven los electrones resultantes. y demostraron el método caracterizando la interfaz formada con óxido de níquel sobre óxido de hierro. El método emplea espectroscopía de reflexión-absorción ultravioleta extrema utilizando pequeñas ráfagas de luz ultravioleta extrema de sólo unos pocos femtosegundos de duración.

Las ráfagas cortas permiten la medición en tiempo real de la dinámica de los electrones, y la energía de ráfaga permite mediciones específicas de elementos dentro de materiales estratificados. Descubrieron que un ion de níquel transitorio (Ni ₃ ⁺ ) se forma después de que la luz solar excita la capa de óxido de hierro subyacente. Esto les dice a los investigadores cómo funcionan los agujeros en el óxido de níquel. Además, El trabajo del equipo mostró que los agujeros se inyectan en la capa de óxido de níquel a través de un proceso de dos pasos que comienza con un rápido, disociación del excitón (par electrón-hueco) impulsada por el campo en la capa de hierro. Con esta investigación, Los científicos revelaron la naturaleza química del estado aceptor de huecos en el óxido de níquel. También, demostraron cómo se produce la disociación del excitón y la transferencia del orificio interfacial en la interfaz del óxido de níquel y el óxido de hierro, una interfaz modelo.