Zonnecellen op nanoschaal 3D in kaart gebracht

Publication date: 06-05-2013

Zonnecel

Onderzoekers van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam zijn er in geslaagd om de 3D-structuur van zonnecellen met een ongekende nauwkeurigheid af te beelden. Het is voor het eerst dat een zonnecel zo gedetailleerd in kaart is gebracht. De resultaten van het onderzoek, dat samen met collega’s van de University of California in Davis en het Pacific Northwest National Laboratory is uitgevoerd, worden vandaag gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Advanced Functional Materials.

De nieuwe afbeeldingstechniek is een belangrijke stap in het verhogen van de efficiëntie van zonnecellen. De onderzochte zonnecel bestaat uit een mengsel van polymeren dat energie opwekt door uitwisseling van electronen. De precieze menging van de materialen is zeer bepalend voor de efficiëntie van dit proces, maar deze kon tot nog toe niet in beeld gebracht worden. De nieuwe techniek stelt onderzoekers nu in staat het mengingsproces te onderzoeken en te verbeteren.

De onderzoekers gebruikten elektronentomografie om de zonnecel op de nano-schaal in beeld te brengen. Hierin worden beelden gemaakt met een elektronenmicroscoop gecombineerd tot een driedimensionale afbeelding.

CWI-onderzoeker Joost Batenburg ontwikkelde de rekenmethode voor dit project. Deze zeer efficiënte methode weet veel informatie te halen uit een beperkte hoeveelheid meetgegevens. De rekenmethode, gecombineerd met een speciale contrastverhogende bewerking van de zonnecel, leverde een 3D-beeld op dat veel nauwkeuriger was dan met andere technieken mogelijk was.

Het gebruik van 3D-beelden is een trend in nanotechnologisch materiaalonderzoek. Nieuwe meet- en rekentechnieken maken het mogelijk om geproduceerde nanomaterialen in beeld te brengen en het productieproces gedetailleerd te bekijken. Deze kennis kan vervolgens gebruikt worden om de productie en kwaliteit van de nanomaterialen te verbeteren.

 

Referentie:
Roehling, J. D., Batenburg, K. J., Swain, F. B., Moulé, A. J. and Arslan, I. (2013), Three-Dimensional Concentration Mapping of Organic Blends. Adv. Funct. Mater., 23: 2115–2122