Científicos rusos han creado electrodos transparentes para ventanas inteligentes, optoelectrónica y paneles solares

Científicos del Instituto de Automatización y Control de Procesos de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia (Vladivostok) desarrollado y probado tecnología para la producción de electrodos transparentes con una impresionante gama de propiedades. Los electrodos permanecen simultáneamente transparentes en un amplio rango de longitudes de onda sin pérdida de conductividad eléctrica. Generalmente es posible lo primero o lo segundo. El desarrollo será de interés para la optoelectrónica productiva, la fotogeneración y los acristalamientos inteligentes.

Resultados de la investigacion publicado en la revista Materiales electrónicos aplicados ACS. De hecho, investigadores rusos fueron los primeros en desarrollar electrodos basados ​​en digermanida de calcio (CaGe₂) es un compuesto que consta de capas bidimensionales alternas de átomos de calcio y germanio. Para obtener las películas más finas de este material, los científicos depositaron calcio y germanio en una cámara de vacío sobre un sustrato de óxido de aluminio y los sometieron a un tratamiento térmico de entre 750 y 850 °C.

La transparencia de las muestras obtenidas, principalmente en el rango infrarrojo de 1000 a 4000 nm, fue del 78%. Luego se utilizó una determinada técnica tecnológica: la muestra se “perforaba” con un láser, creando en ella algo parecido a un patrón de cuadros. Esto aumentó inmediatamente la transparencia del electrodo a un impresionante 90% y al mismo tiempo extendió el rango de transparencia a la región de luz visible. El electrodo adquirió una transparencia en el rango de 400 a 7000 nm. Lo importante es que la resistencia prácticamente no aumentó, aunque el volumen de material conductor disminuyó significativamente.

Los autores del estudio probaron el funcionamiento de nuevos electrodos como parte de un fotodetector de germanio. El experimento demostró que la sensibilidad de un dispositivo de este tipo basado en electrodos de digermanida de calcio es un 85% mayor que la de sus homólogos comerciales. Además, el sensor pudo capturar una gama más amplia de longitudes de onda de luz: 800-2200 nm en comparación con 800-1900 nm de otros dispositivos similares.

Perforación de un electrodo con láser de femtosegundo y efecto conseguido. Fuente de la imagen: Materiales electrónicos aplicados ACS

“La aplicación más obvia y directa de los resultados obtenidos es el desarrollo de la base de instrumentos de las tecnologías de telecomunicaciones. Los fotodetectores y electrodos que estudiamos son más sensibles que sus análogos y también capturan una gama más amplia de longitudes de onda. Por tanto, ayudarán a mejorar las líneas de comunicación óptica, por ejemplo, transmitiendo el tráfico de Internet a través de fibra óptica”. — dijo el participante del proyecto Alexander Shevlyagin, candidato de ciencias físicas y matemáticas, investigador principal del Laboratorio de Óptica y Electrofísica del Instituto de Automatización y Control de Procesos de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia.

Además de utilizarse en receptores y transmisores ópticos, así como como parte de células solares, el desarrollo podría ser una gran ayuda para los acristalamientos inteligentes. Por ejemplo, una ventana con dicho revestimiento se puede liberar del hielo y el empañamiento simplemente haciendo pasar corriente por su superficie, lo que mejorará la eficiencia energética de las habitaciones en las estaciones frías y húmedas.