Nieuw testlab voor toponderzoek zonnecellen

Dunnefilm zonnecellen bestaan uit opeengestapelde lagen van verschillende materialen. Het rendement van zo’n zonnecel wordt in grote mate bepaald door de eigenschappen van de grensvlakken tussen de verschillende lagen. Om de eigenschappen op de nanoschaal beter te kunnen beheersen, willen de onderzoekers de materialen en grensvlakken atoom voor atoom kunnen bestuderen.

Individuele atomen zien

De nieuwe transmissie-elektronenmicroscoop (TEM), geleverd door het bedrijf Jeol, heeft een zodanig hoge resolutie dat het individuele atomen van elkaar kan onderscheiden. Daarnaast is op deze TEM een extra techniek geïnstalleerd, EDS (Energy-Dispersive x-ray Spectroscopy) genaamd. De extra grote EDS-detector op dit specifieke systeem maakt het mogelijk om op atomaire schaal te bepalen om welke soort elementen het gaat.

De nieuwe elektronenmicroscoop heeft nog een ander groot voordeel ten opzichte van oudere versies. Omdat deze bij lagere versnelspanningen kan werken, is de microscoop ook bruikbaar om brozere materialen te bestuderen. Dat is onder andere interessant voor zonnecellen die bestaan uit organische moleculen, polymeren en grafeen.

Publiek-private samenwerking

De nieuwe testfaciliteit is fysiek gehuisvest op de Eindhovense High Tech Campus bij Philips Innovation Services, omdat Philips de benodigde kennis en ervaring heeft om de TEM te bedienen. Onderzoekers van de TU/e en Solliance kunnen profiteren van deze expertise terwijl Philips-experts de TEM kunnen gebruiken voor hun eigen dienstverlening. Op deze manier wordt optimaal gebruik gemaakt van de aanwezige kennis, kunde en faciliteiten in wat inmiddels is uitgegroeid tot dé solar-regio van Nederland.

Solliance

De ongeveer twee miljoen euro kostende TEM is gefinancierd door de provincie Noord-Brabant in het kader van Solliance. In Solliance hebben de  TU/e, TNO, Holst Centre, ECN, Imec en Forschungszentrum Jülich de activiteiten voor onderzoek en ontwikkeling op het terrein van dunne-filmzonnecellen in een samenwerkingsverband ondergebracht. Met de plaatsing op de High Tech Campus staat de nieuwe TEM naast het gebouw in aanbouw voor Solliance. In dit gebouw zullen onder andere  pilot productielijnen voor dunne-filmzonnecellen worden opgezet.

Transmissie-elektronenmicroscopie

Een transmissie-elektronenmicroscoop gebruikt hoogenergetische elektronen in plaats van zichtbaar licht om een afbeelding te maken. De elektronenbundel gaat door een dun preparaat heen. Een set elektromagnetische lenzen vormt een vergroot beeld. Omdat elektronen veel kleinere golflengten hebben dan (zichtbaar) licht, kan een TEM veel kleinere structuren zichtbaar maken, met afmetingen tot onder de 0,1 nanometer.