工程师在处理许多电子组件时的两难是：看不到组件在运作时的情形。在大多数的情况下，它们就像是技术的“黑盒子”，我们可以测量许多关键参数——电压、电流、温度等等，然后再发挥聪明才智地猜测实际上发生了什么。
当然，在许多情况下，工程师可以透过拆解的方式分离组件和机械，完成一份“解剖”报告，或是使用一些成像技术(X光、超音波、雷射成像)，看看内部“拆解”后的状况是否和所学的理论与概念一致。
然而，进行这一类的分析和实际去观察组件或设备内部在正常运作时的情况还是不一样的。例如，你曾经看过洗碗机的研发设施吗？难道洗碗机上会加装一扇透明的防水门以及坚固耐用的相机，让你观察实际的内部运作情况吗？也太奢侈了！
如果能在电池的充电/放电/蓄电期间看到内部运作状况，将有助于实现更大的进步。例如，我们真的很想看到在这些锂离子电池和电池组中发生什么事，因为它们很可能启动严重的故障模式，甚至随后引发火灾甚至爆炸。针对这个目标已经取得了一些进展，但还需要极其复杂的设置。
太阳能电池也有类似的问题。我们能以相当高的精确度轻松地测量电流、电压、入射光强度、温度等参数，但仍然无法实时观察内部发生的情况。目前有一些技术可以观察到太阳能电池的表面的活动(此处的表面是指顶部的100-200nm)，在不久之前这还是无法实现的。
好消息是在太阳能电池方面也有所进展。美国能源部(DoE)劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory；LBNL)首席研究人员Edward Barnard日前接受《光子与成像技术》(Photonics & Imaging Technology)期刊访问，在“3D成像暴露电池表面缺陷”(3D Imaging Reveals Sub-surface Battery Flaws)文中解释了他们在“译码”碲化镉(CdTe)太阳能电池方面所取得的进展。(我不明白为什么作者在标题中把这项技术称为‘battery’；我从来没看过‘solar cell’被认为是battery，因为它并没有储存能源的功能。)此外，在LBNL的官网上也有一则描述其他技术细节的新闻发布：“以3D成像太阳能电池的新方法”(A New Way to Image Solar Cells in 3-D)。
透过雷射以及其他复杂的仪器，研究人员就能看到受激发的电子在将光线传回之前保持活跃的时间。他们并以3维(3D)的方式映像载子的寿命，以便更能了解损耗机制以及有关因素。在此当然涉及了更深入的固态物理学。
例如，该研究开始从原子层面解释为什么以氯化镉处理基本碲化镉可以改善性能，这一事实已久经流传，但大家都不甚了解。这显然提高了受激电子以及晶粒本身的寿命。
左侧的3D渲染是未经氯化镉处理的碲化镉太阳能电池。右图显示采用氯化镉处理的太阳能电池，可让整个材料更均匀地“发亮”，包括晶粒以及其间的空间。 （来源：Berkeley Lab）
这并不只是在现场实时观察无生命的物体。还有详细的心脏成像、当然还有多普勒(Doppler)超音波测量，以及甚至是实时显示动脉血流与压力。即使是脑部也获得了关注，包括非侵入式以及侵入式传感器。不过，除了由于某种刺激或脑处理造成某些事情发生在特定地方，坦白说，我并不是很清楚这些脑信号究竟说明了什么。
如果能实时观察某些电子组件的内部运作，您认为会是什么？
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