Ina Martin 想改变世界。
怎么做？让可再生能源更耐用、更经济、更优质。
她正试图解决一个太瓦级的能源问题。太瓦是一个衡量全球人类能源使用速度的有用单位。Martin 的研究成果有助于在全球范围内创造丰富、低成本的清洁能源。
Ina Martin, Ph.D. and Professor at Case Western Reserve University
太阳能的年潜力远远超过世界能源消耗。但利用太阳能为全球电力需求提供重要份额的目标远未实现。
Martin 是克利夫兰凯斯西储大学兼职教授，以及光电研究和教育 (MORE) 中心材料运营总监。她的研究集中在稳定薄膜光电器件的界面，特别是太阳能电池。
她说：“我的一部分研究是了解界面的化学性质如何能让好的东西变得更好。
Martin 通过研究使用可伸缩薄膜制造方法制造的小样品做到这一点。她的目标是通过采用薄膜表征技术来了解所用材料的光学特性和耐用性。
太阳能电池由几个部分组成。其中包括吸收光并进行电荷分离的部分，也叫做吸收层。
“然后再是触点，”她说。“上面的触点被巧妙地称为顶部触点。该触点直面太阳。底部触点是远离太阳的触点。所以顶部触点需要透明。在吸收层和触点之间还有界面层。界面层具有多种功能，包括促进特定电荷的传输。”
薄膜是厚度从几分之一纳米到几微米的材料层。
Martin 用电影《史莱克》中的一句台词来解释这个概念。
“太阳能电池就像洋葱，”她说。“它们有层次。我专门研究让光进入并输出电流的材料层（顶部触点）。”
与所有光电领域的工作人员一样，她面临的挑战是实现这些触点的良好性能（效率）、成本和寿命或耐用性。毕竟，开发一种既便宜又高效但只能持续两天的太阳能电池技术对任何人都没有任何好处。
Martin 的工作重点是创造一层具有环境中立特性的太阳能电池触点。她研究透明导电氧化物（TCO）。在目前的研究中，她使用了一种掺铝氧化锌。这种 TCO 构成了太阳能电池的触点，这些电极引导光线通过吸收层并释放电流。。她给 TCO 涂上有机官能硅烷分子，让其更不活泼，减少与环境反应的可能性。
她说，铝掺杂氧化锌是一种很好的触点材料，因为它便宜、产量大，是一种良好的导体，并且可以在低温下沉积。可以广泛适用于吸收层无法在较高温度制备的太阳能电池。
她的工作得到了美国能源部的资助和凯斯西储大学文理学院的支持。她当前的研究项目已接近完成。下一步是尝试将她的概念更大规模地应用到整个设备和模块中。
“我们已经完成了原理的论证，现在我们想将其实地用于太阳能电池，然后进行封装。”她说。
她还想了解封装对触点的影响，因为它增加了另一个变量，即触点与封装材料的相互作用。
Student operating a HORIBA UVISEL Spectroscopic Ellipsometer
Martin 的实验室出奇地整洁，虽然设备很多，但是一切都组织的井然有序。每个工作站都有一套镊子、一个参考样品以及如何使用仪器的说明。该实验室每年接待大约 100 名来自大学和俄亥俄州东北部其他学术机构以及工业部门的特殊用户。
私营公司 Folio Photonics 在 MORE 中心使用椭圆偏振光谱仪来研究可能进入超高容量光学存储盘的材料。该公司正在开发一种容量达到万亿字节的光盘。记录介质存在于许多层聚合物中。它必须经济、可靠且高效。开发人员正在使用椭圆偏振光谱仪来测试他们的技术。新光盘将彻底改变企业档案数据存储。
Martin 在 MORE 中心使用的仪器中有一台 HORIBA UVISEL 椭偏仪. HORIBA 椭偏仪结合了非旋转相位调制和液晶调制技术，从真空紫外到近红外的光谱范围内提供灵敏和精确的椭偏测量。
“椭偏仪的部分优势在于，它可以用于从简单单层到复杂多层的材料系统，” Martin 说道。“作为核心设施的一部分，许多用户可以访问该工具来回答材料问题和解决问题。”
Martin 在紫外发光二极管方面的主要工作是确定太阳能电池材料的厚度和/或光学常数，以使其更加稳定和高效。
椭圆偏振光谱技术是一种表面敏感、非破坏性和非侵入性的光学测量技术。它非常适合广泛的薄膜应用，从半导体、太阳能、光电子、光学和功能涂层等领域，到表面化学和生物技术。
UVISEL 还可以提供其他特性，包括材料特性信息，如各向异性、梯度、形态、结晶度、化学成分和导电性。
本科生可以在半小时内完成 UVISEL 培训。光谱椭偏仪可用于研究单个电池或光伏电池的整层。通过将仪器放置在 MORE 中心等核心设施中，方便俄亥俄州东北部的数百名研究人员使用这种强大的分析方法。
光电子学是一个广泛的技术领域，包括电和光的相互作用。除光伏外，光电子学还包括发光二极管技术，即电流进入，将光能释放出来。
根据 Martin 的说法，太阳能电池技术的前景一片光明。
“在界面化学的改善上还有很大的空间来提高太阳能电池的稳健性。”她说。
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