據(jù)科技媒體Phys報(bào)道，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室能源部的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種光學(xué)顯微鏡，可在太陽(yáng)能電池吸收光子的時(shí)候，繪制3D能量轉(zhuǎn)換圖，解決了制約薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)電效率提升的一個(gè)重大瓶頸。


眾所周知，與晶硅太陽(yáng)能電池板相比，薄膜太陽(yáng)能憑借較低的成本和良好的可塑造性，成為業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。然而，薄膜太陽(yáng)能的發(fā)展也遇到了行業(yè)瓶頸，發(fā)電效率一直在14%左右徘徊。


科學(xué)家們不斷嘗試提高薄膜太陽(yáng)能的發(fā)電效率，但始終面臨一個(gè)很大挑戰(zhàn)，因?yàn)楸∧ぬ?yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換活動(dòng)發(fā)生在薄膜表層的下面層，并且這種能量轉(zhuǎn)換活動(dòng)是實(shí)時(shí)發(fā)生變化的，這使得人們很難拍攝到能量轉(zhuǎn)換活動(dòng)的畫面。在無(wú)法弄清楚這種能量轉(zhuǎn)換活動(dòng)的前提下，提升發(fā)電效率自然無(wú)從談起。


勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)明的這種光學(xué)顯微鏡，成功解決了這個(gè)難題。在標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)無(wú)法拍攝材料內(nèi)部的活動(dòng)情況下，他們運(yùn)用了一種叫「雙光子顯微術(shù)」的方法，該技術(shù)能做到在微米級(jí)別對(duì)材料的光電子動(dòng)態(tài)進(jìn)行拍攝。該技術(shù)依靠紅外光子激光穿透PV面板，當(dāng)兩種低能量的光子匯聚到同一點(diǎn)，便有了足夠的能量觸發(fā)電子。電子能被追蹤，科學(xué)家借此觀察電子活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。


該團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家EdwardBarnard表示，「為顯著提高PV太陽(yáng)能面板的發(fā)電效率，我們必須在微米范疇觀察材料表層及表層之下的動(dòng)態(tài)，我們的最新技術(shù)讓我們做到了這一點(diǎn)。」

在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，激光束能繪制一幅3D的太陽(yáng)能電池材料的光電動(dòng)態(tài)圖。目前，該科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)運(yùn)用此種技術(shù)，觀察了解到碲化鎘(CdTe)太陽(yáng)能電池在增加某種化學(xué)物質(zhì)后，能提高太陽(yáng)能電池的性能。所以，這項(xiàng)技術(shù)能幫助研究者在提高薄膜太陽(yáng)能的研究中，做出更明智的決定。

該研究成果已發(fā)表在11月15日頂級(jí)材料科學(xué)學(xué)術(shù)刊物《先進(jìn)材料》上。相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻，已可通過YouTube進(jìn)行觀看。