Usando un nuevo método, físicos de TU Freiberg, en cooperación con investigadores de Berkeley y Hamburgo, están analizando por primera vez a escala de femtosegundos los procesos en un sistema modelo para células solares orgánicas. Esto se puede utilizar para desarrollar células solares eficientes y de alto rendimiento. La clave para esto son los destellos de luz ultrarrápidos, con el que trabaja el equipo dirigido por el Dr. Friedrich Roth en FLASH en Hamburgo, el primer láser de electrones libres del mundo en la región de rayos X.

"Aprovechamos las propiedades especiales de esta fuente de rayos X y las expandimos con espectroscopía de fotoemisión de rayos X de resolución temporal (TR-XPS). Este método se basa en el efecto fotoeléctrico externo, por la explicación de que Albert Einstein recibió el Premio Nobel de Física en 1921. Por primera vez, pudimos analizar directamente la separación de carga específica y los procesos posteriores cuando la luz incide en un sistema modelo, como una célula solar orgánica. También pudimos determinar la eficiencia de la separación de carga en tiempo real, "explica el Dr. Roth del Instituto de Física Experimental de TU Bergakademie Freiberg.

Con la ciencia de los fotones para mejorar las células solares

A diferencia de los métodos anteriores, los investigadores pudieron identificar un canal previamente no observado para la separación de cargas. "Con nuestro método de medición, podemos realizar un tiempo resuelto, análisis específico de átomo. Esto nos da una huella digital que se puede asignar a la molécula asociada. Podemos ver cuando los electrones energizados por el láser óptico llegan a la molécula aceptora, cuánto tiempo se quedan y cuándo o cómo vuelven a desaparecer, "dice el profesor Serguei Molodtsov, explicando el método de medición. Dirige el grupo de investigación "Investigación estructural con láseres de electrones libres de rayos X (XFEL) y radiación sincrotrón" en el Instituto Freiberg de Física Experimental y es Director Científico del Láser Europeo de Electrones Libres de Rayos X (EuXFEL).

Analice los puntos débiles y aumente la eficiencia cuántica

El análisis en tiempo real y la medición de parámetros internos son aspectos importantes de la investigación básica que la industria solar, en particular, puede beneficiarse. "Con nuestras medidas, sacamos conclusiones importantes sobre las interfaces en las que se forman o pierden portadores de carga gratuita y, por lo tanto, debilitan el rendimiento de las células solares, "agrega el Dr. Roth. Con los hallazgos de los investigadores de Freiberg, por ejemplo, Se pueden derivar posibilidades de optimización a nivel molecular o en el campo de la ciencia de los materiales y la eficiencia cuántica optimizar los sistemas fotovoltaicos y fotocatalíticos emergentes. La eficiencia cuántica describe la relación entre la luz incidente y la corriente de fotones (corriente que se genera). El equipo publicó los resultados en una publicación especializada actual, el periódico Comunicaciones de la naturaleza .