L'un des plus grands défis de la société d'aujourd'hui est de trouver des produits propres, des formes d'énergie sûres et abordables. Des scientifiques de l'Université du Maryland travaillent au développement de nouvelles technologies pour résoudre de tels défis, dont Marina Leite, professeur adjoint au Département de science et génie des matériaux et à l'Institut de recherche en électronique et physique appliquée, et son équipe. Énergie solaire, qui est exploité de la lumière/chaleur du soleil, est une source d'énergie renouvelable particulièrement importante.

Le Dr Leite et son équipe sont absorbés par le développement de nouveaux matériaux pouvant être utilisés dans des applications de récupération et de stockage d'énergie. Actuellement, ils travaillent à une conception de nouvelle génération d'appareils à cellules solaires. Spécifiquement, ils développent des méthodes d'imagerie microscopique pour prendre des photographies à l'échelle nanométrique des performances de matériaux émergents et non homogènes, ces matériaux dont la structure est inégale en différents points. Pensez à la planète Terre, par exemple - sa densité varie selon l'emplacement (c'est-à-dire la croûte, océan, manteau, coeur, etc.). Ces images peuvent ensuite être utilisées dans le photovoltaïque - le processus de conversion de la lumière en électricité à l'aide d'une sorte de matériau semi-conducteur.

Une nouvelle classe prometteuse de matériau photovoltaïque, pérovskites hybrides organiques-inorganiques à base de plomb méthylammonium, est actuellement l'un des matériaux les plus performants, et c'est bon marché et facile à produire. Le problème avec un tel matériau est que sa volatilité, dynamique – le matériau change une fois que les cellules solaires sont exposées à la lumière et à l'humidité, ce qui à son tour affecte les performances de l'appareil - et les scientifiques n'ont pas été en mesure d'expliquer pourquoi. Personne n'avait jamais regardé les performances du matériau en temps réel à travers une nano-lentille, jusqu'à maintenant.

"Notre nouvelle méthode de microscopie à force Kelvin Probe préserve la sensibilité spatiale tout en augmentant la vitesse de balayage de> 100 fois par rapport aux conventionnels. Essentiellement, il nous faudrait 30 minutes pour acquérir une carte des performances à l'échelle nanométrique, et maintenant nous pouvons obtenir cette même carte en seulement 16 secondes ! Par conséquent, nous résolvons maintenant en temps réel et à l'échelle nanométrique, les changements qui se produisent au sein du matériau lorsqu'il est exposé à la lumière, " Leite a déclaré. "En résolvant spatialement le fonctionnement de chaque grain et interface du matériau de la cellule solaire (les réponses électriques et optiques), nous pouvons alors concevoir des appareils aux performances améliorées."

Cette recherche a été publiée dans la revue American Chemical Society Lettres nano le 22 février 2017 - le document est intitulé, "Dynamique de tension en circuit ouvert à l'échelle nanométrique en temps réel des cellules solaires pérovskites."