CNPEM создал на Sirius платформу для рентгена работающих солнечных элементов при нагреве и влажности

Учёные Бразильского центра исследований в области энергии и материалов (CNPEM) в Кампинасе, штат Сан-Паулу, разработали для ускорителя частиц Sirius прибор, который позволяет наблюдать внутреннее строение солнечных элементов в наномасштабе во время их работы, сообщает agencia.fapesp.br agencia.fapesp.bragencia.fapesp.bragencia.fapesp.brОткрыть источник ↗. Вместо изолированных компонентов платформа исследует целые устройства, вырабатывающие электричество. Она имитирует ежедневное воздействие света, тепла и влажности.

Работа опубликована в августе в журнале Photon Science. Её первый автор Родриго Шостак из Бразильской национальной лаборатории синхротронного света (LNLS-CNPEM) рассказал, что цель состояла в воспроизведении обычных условий работы и использовании методов Sirius, чтобы увидеть, что происходит внутри материала.

Измерения на работающем элементе

Платформа создана прежде всего для перовскитных солнечных элементов. Во время работы их материал не остаётся неизменным: свет, тепло, влажность и электрическое напряжение могут менять структуру и состав. Часть изменений обратима, другие могут способствовать деградации устройства.

По словам Шостака, команда может измерять эффективность устройства при изменении температуры и влажности и одновременно изучать рентгеновскими методами химический состав, морфологию, атомную и электронную структуру agencia.fapesp.bragencia.fapesp.bragencia.fapesp.brОткрыть источник ↗. Благодаря проникающей способности рентгена слои устройства можно исследовать при минимальной подготовке образца. Станция TARUMÃ на канале CARNAÚBA предлагает измерения рентгеновской флуоресценции, дифракции и поглощения. Компактная камера позволяет подавать разные газы и контролировать влажность.

Как удержать образец в пучке

Ширина пучка составляет около 200 нанометров. Повторное облучение рентгеном может нагревать, расширять и смещать устройство, а почти незаметный сдвиг способен вывести выбранную область из поля зрения.

Солнечный элемент выращивают на небольшом чипе: стеклянной подложке, покрытой с одной стороны оксидом индия-олова. С другой стороны расположены две тонкие платиновые цепи: одна служит нагревателем, другая датчиком температуры. Нагрев сосредоточен на площади 3 на 3 миллиметра. Испытания с инфракрасной камерой показали, что при 150 °C относительный разброс температуры в этой области составил 0,85 °C, сообщил Шостак.

Держатель выполнен из титанового сплава с низким тепловым расширением и содержит гибкие элементы, которые позволяют стеклу расширяться без накопления напряжений, способных его сломать. Система тепло отделена от узлов, перемещающих образец, что снижает теплопередачу и нежелательные смещения agencia.fapesp.bragencia.fapesp.bragencia.fapesp.brОткрыть источник ↗. Первые эксперименты, как описывает scinexx, показали, что на одном и том же элементе можно регистрировать электрические характеристики и микроскопические изменения.