Kỹ thuật mới chụp ảnh 3D cho pin mặt trời

Dân trí Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm năng lượng Lawrence Berkeley thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tìm ra cách sử dụng kính hiển vi quang học để lập bản đồ pin mặt trời màng mỏng ở dạng 3D khi chúng hấp thụ photon.

Pin mặt trời thế hệ mới được chế tạo từ các màng vật liệu bán dẫn siêu mỏng, rất triển vọng vì pin có giá thành tương đối rẻ và đủ linh hoạt để sử dụng ở mọi nơi. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để tăng mạnh hiệu suất chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành điện năng của loại pin mặt trời này. Nhưng đây là thách thức lớn, một phần là vì khu vực dưới bề mặt của pin mặt trời nơi chủ yếu diễn ra hoạt động chuyển đổi năng lượng, lại không thể chụp hình được. Vì thế, khó cải tiến những gì bạn không thể nhìn thấy.

Kỹ thuật mới chụp ảnh 3D cho pin mặt trời - 1

Giờ đây, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm năng lượng Lawrence Berkeley thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tìm ra cách sử dụng kính hiển vi quang học để lập bản đồ pin mặt trời màng mỏng ở dạng 3D khi chúng hấp thụ photon.

Phương pháp này chụp ảnh động lực quang điện tử trong các vật liệu ở cấp độ micro mét hay mỏng hơn nhiều đường kính của sợi tóc. Cấp độ này đủ nhỏ để quan sát ranh giới giữa các hạt, giao diện bề mặt và rào cản bên trong bẫy các điện tử bị kích thích và cản trở chúng đi đến điện cực, làm giảm hiệu suất pin mặt trời.

Đến nay, các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật chụp ảnh động lực quang điện tử để tìm hiểu vì sao việc bổ sung một hóa chất cụ thể vào pin mặt trời được làm từ cadmium telluride (CdTe), vật liệu màng mỏng phổ biến nhất, lại có thể cải thiện hiệu suất pin mặt trời.

Trong khi chế tạo vật liệu của pin mặt trời mới, nhóm nghiên cứu đã phát hiện thấy các kỹ thuật quang học thông thường không thể chụp ảnh hoạt động bên trong của vật liệu. Do vậy, họ đã phát triển một kỹ thuật mới để nghiên cứu pin mặt trời CdTe. Để làm được điều này, các nhà khoa học đã thay đổi một kỹ thuật được gọi là kính hiển vi hai photon (được các nhà sinh học sử dụng để quan sát các mẫu dày ở bên trong như mô sống) để có thể áp dụng cho số lượng lớn vật liệu bán dẫn.

Phương pháp này sử dụng một chùm tia laser hội tụ cao của photon hồng ngoại thâm nhập vào bên trong vật liệu quang điện. Khi hai photon năng lượng thấp hội tụ tại cùng một điểm, sẽ có đủ năng lượng để kích thích các điện tử. Các điện tử này được theo dõi để xác định thời gian chúng duy trì ở trạng thái kích thích, trong đó, các điện tử tồn tại lâu xuất hiện dưới dạng các điểm sáng trong hình ảnh dưới kính hiển vi. Trong pin mặt trời, các điện tử tồn tại lâu có nhiều khả năng di chuyển đến điện cực. Ngoài ra, chùm tia laser có thể được thay đổi vị trí một cách có hệ thống trong pin mặt trời thí nghiệm để tạo ra hình ảnh 3D về toàn bộ động lực quang điện tử của pin. Như vậy, kỹ thuật mới đã làm sáng tỏ lợi ích của việc xử lý pin mặt trời CdTe bằng cadmium chloride, thường được bổ sung trong quá trình sản xuất pin.

Các nhà khoa học đều biết rằng cadmium chloride làm tăng hiệu suất của pin mặt trời CdTe, nhưng ảnh hưởng của nó đến các điện tử bị kích thích ở quy mô micro mét chưa được hiểu rõ. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh các ion clo có xu hướng tích tụ ở ranh giới giữa các hạt, nhưng điều đó ảnh hưởng ra sao đến sự tồn tại của các điện tử bị kích thích còn chưa được xác định.

Nhờ kỹ thuật chụp ảnh mới, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra việc xử lý bằng cadmium chloride làm tăng tuổi thọ của các điện tử bị kích thích tại biên giới giữa các hạt, cũng như trong bản thân các hạt. Hiện tượng này có thể dễ dàng được quan sát trong các hình ảnh 3D của pin mặt trời CdTe mà không cần có sự can thiệp. Pin mặt trời đã được xử lý, "phát sáng" đều hơn toàn bộ vật liệu, cả trong các hạt và không gian giữa chúng.

Kỹ thuật chụp ảnh 3D cho pin mặt trời có thể giúp các nhà khoa học cải tiến vật liệu của pin mặt trời màng mỏng không chỉ vật liệu CdTe mà cả perovskite và các hợp chất hữu cơ.

N.P.D-NASATI (Theo Phys)

MỚI NHẤT
Vì sao vết thương lâu lành theo tuổi tác?
Vì sao vết thương lâu lành theo tuổi tác?

(Dân trí) - Quá trình lão hóa trên thực tế đã được chứng minh từ chiến tranh thế giới thứ nhất với quan sát cho thấy vết thương của người lính già lâu lành hơn. Nhưng, cho đến nay, các nhà nghiên cứu vẫn chưa xác định được những thay đổi nào liên quan đến tuổi tác, cản trở khả năng phục hồi của cơ thể.

Thứ sáu, 25/11/2016 - 01:42

Khoảnh khắc chú chim thông minh tấn công và “xơi tái” rắn độc
Khoảnh khắc chú chim thông minh tấn công và “xơi tái” rắn độc

(Dân trí) - Trận chiến vô cùng thú vị giữa một con chim thuộc bộ Sẻ với một con rắn độc được nhà quay phim 53 tuổi Frank De Souza ghi lại ở công viên Marloth, Nam Phi. Với lợi thế di chuyên liên tục ở trên không và dùng mỏ tấn công trực diện vào đầu rắn, chú chim nhỏ đã “hạ gục” đối thủ.

Thứ sáu, 25/11/2016 - 01:01

Thiết kế hệ thống khai thác CO2 hiệu quả hơn
Thiết kế hệ thống khai thác CO2 hiệu quả hơn

(Dân trí) - Nhóm nghiên cứu tại Viện Vi sinh vật trái đất Max-Planck (MPI) ở Đức đã khai thác chuyên môn về tổng hợp ADN của Viện Nghiên cứu bộ gen (JGI) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ để đảo ngược con đường sinh học tổng hợp nhằm cố định cacbon hiệu quả hơn.

Thứ sáu, 25/11/2016 - 10:14

Một lỗi sai lầm ngớ ngẩn trong tính toán đã làm tàu đổ bộ Schiaparelli tận số
Một lỗi sai lầm ngớ ngẩn trong tính toán đã làm tàu đổ bộ Schiaparelli tận số

(Dân trí) - Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) đã tiết lộ thông tin mới về vụ va chạm của tàu độ bổ sao Hỏa ExoMars Schiaparelli. Ngay sau khi triển khai bung dù, con tàu đã thực hiện một tính toán sai lầm khiến nó tưởng mình đã ở bên dưới bề mặt sao Hỏa, trong khi thực tế nó vẫn cách mặt đất gần 3,22 km.

Thứ sáu, 25/11/2016 - 07:30

Chú chó của bạn sẽ nhớ được những gì bạn đã làm
Chú chó của bạn sẽ nhớ được những gì bạn đã làm

(Dân trí) - Con người có một khả năng đặc biệt để ghi nhớ và nhớ lại các sự kiện trong quá khứ, cho dù những sự kiện đó không có điểm quan trọng đặc biệt nào khi xảy ra. Mới đây các nhà nghiên cứu đã đưa ra bằng chứng cho thấy loài chó cũng có dạng “trí nhớ phân đoạn” như vậy.

Thứ sáu, 25/11/2016 - 06:27

Cận cảnh báo đốm nhảy thẳng vào hang để “hạ gục” lợn rừng
Cận cảnh báo đốm nhảy thẳng vào hang để “hạ gục” lợn rừng

(Dân trí) - Báo đốm phát hiện thấy lợn rừng đang đào hang và nó nhanh chóng tiếp cận. Nhân lúc lợn rừng không chú ý, báo đốm nhảy thẳng vào hang và dùng hàm răng chắc khỏe của mình để “hạ gục” con mồi. Với quai hàm khỏe, báo đốm có thể săn bắt hươu, nai, chuột lang nước và lợn lòi Pecari, thậm chí là cá sấu và trăn.

Thứ năm, 24/11/2016 - 08:43

Nghi thức tang lễ kiểu hỏa táng đã có từ gần 10.000 năm trước
Nghi thức tang lễ kiểu hỏa táng đã có từ gần 10.000 năm trước

Ngày 23/11, các nhà khoa học Đức và Brazil thông báo đã phát hiện những dấu tích lâu đời minh chứng cho sự tồn tại những nghi thức tang lễ theo kiểu hỏa táng, xử lý thi thể người quá cố hay thậm chí có thể là ăn thịt người chết tại Brazil từ gần 10.000 năm trước.

Thứ năm, 24/11/2016 - 07:56

Bãi biển Cửa Đại sạt lở nặng do thiếu hụt bùn cát
Bãi biển Cửa Đại sạt lở nặng do thiếu hụt bùn cát

(Dân trí) - Đó là khẳng định của PGS.TS. Nguyễn Chu Hồi – giảng viên cao cấp ĐH Quốc gia Hà Nội – tại buổi đối thoại bàn tròn cấp cao về Quản lý tổng hợp lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn và vùng bờ Đà Nẵng – Quảng Nam: Một cách tiếp cận”Từ đầu nguồn xuống biển”.

Thứ năm, 24/11/2016 - 03:59

Giải thích nguồn gốc bí ẩn của metan dưới đại dương
Giải thích nguồn gốc bí ẩn của metan dưới đại dương

(Dân trí) - Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà hóa học biển đã phải đối mặt với một nghịch lý khó giải thích: Nước mặt của các đại dương trên thế giới quá bão hòa khí nhà kính metan, nhưng hầu hết các loài vi khuẩn có thể sản sinh khí này, lại không thể sống sót trong các vùng nước mặt giàu oxy. Vậy metan bắt nguồn từ đâu?

Thứ năm, 24/11/2016 - 02:36

Phụ nữ vẫn luôn sống lâu hơn nam giới
Phụ nữ vẫn luôn sống lâu hơn nam giới

(Dân trí) - Nhìn dáng vóc lực lưỡng, tưởng như nam sống lâu hơn nữ, nhưng ngược lại, đàn ông vẫn không sống lâu bằng phụ nữ - và điều này cũng đúng đối với người anh em họ linh trưởng của con người, theo một nghiên cứu mới cho biết.

Thứ năm, 24/11/2016 - 09:10

Hệ thống dự báo chính xác rủi ro của các sản phẩm hóa học mới
Hệ thống dự báo chính xác rủi ro của các sản phẩm hóa học mới

(Dân trí) - Nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học North Carolina đã đưa ra một phương thức cải tiến, có thể làm tăng 85% độ chính xác trong việc sàng lọc tác dụng độc hại của các sản phẩm hóa học mới, tiết kiệm hàng triệu đô la và thời gian nhiều năm bào chế thuốc mới và các sản phẩm khác trong khi vẫn cải thiện độ an toàn.

Thứ năm, 24/11/2016 - 07:07

Các nhà khoa học khám phá liệu pháp điều trị bệnh não mới
Các nhà khoa học khám phá liệu pháp điều trị bệnh não mới

(Dân trí) - Các nhà khoa học châu Âu đã hợp tác để tìm hiểu thêm về chẩn đoán và điều trị rối loạn tâm thần, một trong những thách thức lớn nhất trong y học hiện đại.

Thứ năm, 24/11/2016 - 06:58

ĐÁNG QUAN TÂM
Táo bón có thể liên quan tới bệnh thận
Táo bón có thể liên quan tới bệnh thận

(Dân trí) - Nghiên cứu mới của Đại học Tennessee, Mỹ chỉ ra rằng táo bón bản thân nó không gây nguy hiểm nhưng có thể là dấu hiệu sức khoẻ thận kém. Các biến chứng của táo bón rất hiếm nhưng táo bón kéo dài có thể dẫn tới những rối loạn sức khoẻ nghiêm trọng.

Thứ tư, 23/11/2016 - 05:33

Tàu chiến công nghệ cao và đắt tiền nhất của Hải quân Hoa Kỳ bị hỏng lần thứ hai
Tàu chiến công nghệ cao và đắt tiền nhất của Hải quân Hoa Kỳ bị hỏng lần thứ hai

(Dân trí) - Chiếc tàu khu trục có chi phí đắt nhất và công nghệ cao nhất trong lịch sử hải quân Mỹ đã bị hỏng trong chuyến đi đầu tiên đến cảng của mình.

Thứ tư, 23/11/2016 - 04:51

Phát minh công nghệ "siêu pin" mới: Sạc đầy chỉ vài giây, dùng cả tuần
Phát minh công nghệ "siêu pin" mới: Sạc đầy chỉ vài giây, dùng cả tuần

(Dân trí) - Nỗi ám ảnh về pin trên các thiết bị di động có khả năng sẽ sớm được loại bỏ trong tương lai khi mà các nhà khoa học mới đây đã tìm ra cách chế tạo "siêu pin" với hiệu năng vượt trội so với loại pin lithium-ion phổ biến hiện nay.

Thứ tư, 23/11/2016 - 11:52

Lão nông sáng chế “máy cấy không động cơ” được khen thưởng
Lão nông sáng chế “máy cấy không động cơ” được khen thưởng

(Dân trí) - Với sáng chế “máy cấy không động cơ”, lão nông Vũ Văn Dung, ở Ninh Bình đã được Bộ trưởng NN&PTNT tặng bằng khen vì đã góp phần vào sự nghiệp phát triển nông nghiệp nông thôn Việt Nam.

Thứ tư, 23/11/2016 - 10:53

Biến đổi khí nhà kính thành xăng
Biến đổi khí nhà kính thành xăng

(Dân trí) - Một vật liệu xúc tác mới do các nhà hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) chế tạo, có thể sản xuất nhiên liệu lỏng từ CO2, nguồn khí nhà kính chủ yếu.

Thứ tư, 23/11/2016 - 10:45

Tại sao nước Nhật lại phải hứng chịu nhiều trận động đất lớn?
Tại sao nước Nhật lại phải hứng chịu nhiều trận động đất lớn?

(Dân trí) - Ngày 21/11, một trận động đất với cường độ 6,9 độ richter đã xảy ra ở ngoài khơi bờ biển Fukushima, Nhật Bản, có khả năng nguyên nhân là do cùng sự đứt gãy đã gây ra trận động đất 9,0 độ richter – trận động đất tạo nên cơn sóng thần chết người và tàn phá trên diện rộng năm 2011.

Thứ tư, 23/11/2016 - 10:23

Kỹ thuật chỉnh sửa gen lần đầu tiên được thử nghiệm trên người
Kỹ thuật chỉnh sửa gen lần đầu tiên được thử nghiệm trên người

(Dân trí) - Kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 là công cụ đầy hứa hẹn trong cuộc chiến chống lại các tình trạng như thoái hóa võng mạc, loạn dưỡng cơ và HIV nhưng những thử nghiệm cho đến nay vẫn còn đang bị giới hạn trong các tế bào nuôi cấy và thí nghiệm trên chuột.

Thứ tư, 23/11/2016 - 07:16

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi các quá trình của hệ sinh thái
Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi các quá trình của hệ sinh thái

(Dân trí) - Hầu hết các nghiên cứu về biến đổi khí hậu trên toàn cầu đều nỗ lực dự báo những gì sẽ xảy ra với Trái đất trong tương lai khi nhiệt độ tăng.

Thứ tư, 23/11/2016 - 07:03

Các nhà nghiên cứu phát triển máy phát hiện khí nhanh nhất thế giới
Các nhà nghiên cứu phát triển máy phát hiện khí nhanh nhất thế giới

(Dân trí) - Các nhà khoa học châu Âu được đặt hàng phát triển một máy dò đa khí có thể phát hiện các loại khí thải độc hại trong mili giây, mở ra một bước đột phá cho công tác phòng chống biến đổi khí hậu.

Thứ tư, 23/11/2016 - 06:42

Anh em sư tử đực đại chiến kinh hoàng để tranh giành lãnh thổ
Anh em sư tử đực đại chiến kinh hoàng để tranh giành lãnh thổ

(Dân trí) - Nhiếp ảnh gia đã ghi lại khoảnh khắc trận chiến kinh hoàng giữa hai sư tử đực có cùng huyết thống để tranh giành quyền thống trị lãnh thổ và trận chiến chỉ kết thúc khi một trong hai “đối thủ” chấp nhận thất bại và rời đi.

Thứ tư, 23/11/2016 - 06:29

Đại bàng “tiêu diệt” hàng loạt máy bay không người lái ở Úc
Đại bàng “tiêu diệt” hàng loạt máy bay không người lái ở Úc

(Dân trí) - Máy bay không người lái được chứng minh là không phù hợp với những kẻ săn mồi bay cao của thiên nhiên. Mới đây, những con đại bàng được mệnh danh là “nghệ sĩ loại bỏ trên không” đã "tiêu diệt" gần như tất cả các máy bay không người lái được phái đi để bay qua vùng đất khai thác mỏ ở phía tây nước Úc.

Thứ ba, 22/11/2016 - 02:13

Tại sao bề mặt của băng lại ướt?
Tại sao bề mặt của băng lại ướt?

(Dân trí) - "Sự tan chảy của bề mặt đóng vai trò quan trọng trong các hiện tượng khác nhau như sự bôi trơn trên băng, sự hình thành lỗ thủng ôzôn, và sự tạo ra điện của mây dông," nhà nghiên cứu Ken-ichiro Murata giải thích.

Thứ ba, 22/11/2016 - 10:57