Електронна мікроскопія тепер дозволяє повністю охарактеризувати органічні сонячні елементи
3D електронна дифракція: унікальний інструмент для аналізу органічних сонячних елементів
В епоху, коли важливість альтернативної енергетики стає дедалі більш актуальною, розширення можливостей дослідження сонячних елементів набуває нових горизонтів. Використовуючи тривимірну електронну дифракцію (3D ED), дослідники з Франкфуртського університету (FAU) Ерлангена-Нюрнберга зуміли надати структуру електронній мікроскопії, що було раніше можливим лише за допомогою рентгенівських променів. Це дозволяє всебічно охарактеризувати органічні сонячні елементи в одному трансмісійному електронному мікроскопі.
Як зазначив професор Ердманн Шпікер, очільник проекту, “3D ED – це той недостаючий елемент, який нам був потрібен, щоб завершити інструментарій електронної мікроскопії”. Проведене дослідження стало можливим завдяки безпосередньому порівнянню даних електронів і рентгенівських променів з ідентичних зразків.
Виклики та можливості дослідження
Однак дослідники зіштовхнулися з однією з ключових проблем — радіаційним пошкодженням. Органічні сонячні елементи надзвичайно чутливі до променів, і навіть їх низькі дози можуть втручатися в делікатну молекулярну структуру. Ці виклики не перекреслюють роль рентгенівських технік, а, навпаки, є комплементарними їм.
Рентгенівські промені, які вимагають мінімальної підготовки зразка, є особливо придатними для in situ досліджень структурної еволюції під час обробки. Тепер електронна мікроскопія поєднує середню структурну інформацію з локальним зображенням, дифракційним зображенням та хімічним аналізом у єдиному приладі, що відкриває нові можливості для дослідників.
Співпраця та перспективи
Це дослідження стало частиною двох великих ініціатив, фінансованих DFG, що проводяться в FAU: “Науково-дослідна група RTG 3103, Кореляційна матеріалознавча мікроскопія” (CorMic) та Спільний науковий центр CRC 1719, “Наступне покоління надрукованих напівпровідників: атомне інженерування через молекулярну поверхневу хімію” (ChemPrint). Обидві програми зосереджені на розвитку мультимодальної та кореляційної мікроскопії функціональних матеріалів.
Інноваційні підходи та можливості, які відкриває 3D електронна дифракція, є ще одним кроком до покращення технологій альтернативної енергетики. Розвиток цих технологій може значно поліпшити ефективність та надійність органічних сонячних елементів, що стане важливим кроком на шляху до стійкіших енергосистем.
