Руски учени са създали прозрачни електроди за интелигентни прозорци, оптоелектроника и соларни панели

Учени от Института по автоматизация и управление на процесите към Далекоизточния филиал на Руската академия на науките във Владивосток са разработили и тествали технология за производство на прозрачни електроди с впечатляващ набор от свойства.

Електродите остават едновременно прозрачни в широк диапазон от дължини на вълните без загуба на електропроводимост. Обикновено е възможно да се постигне или първото или второто.

Разработката ще представлява интерес за високопроизводителната оптоелектроника, фотогенерацията и интелигентните стъклопакети.

Резултатите от изследването на учените са публикувани в списанието ACS Applied Electronic Materials. Всъщност руските изследователи са първите, които разработват електроди на базата на калциев дигерманид (CaGe2). Това е съединение, състоящо се от редуващи се двуизмерни слоеве от калциеви и германиеви атоми. Учените „отглеждат“ тънки слоеве от този материал чрез отлагане на калций и германий върху подложки от алуминиев оксид във вакуумна камера и ги обработват при температури от 750-850 °C.

Прозрачността на получените образци главно в инфрачервения диапазон от 1000 до 4000 nm е 78%. След това те прилагат определен технологичен метод. Образецът е „перфориран“ с лазер, като върху него се създават образци под формата на шахматна шарка. Това незабавно увеличaва прозрачността на електрода до впечатляващите 90%. Едновременно с това се разширява обхвата на прозрачност в областта на видимата светлина. Електродът стана прозрачен в диапазона от 400 до 7000 nm. Важно е, че съпротивлението почти не се увеличава, въпреки че обемът на проводящия материал намалява значително.

Авторите на изследването тестват работата на новите електроди като част от германиев фотодетектор. Експериментът показа, че чувствителността на такова устройство върху електроди от калциев дигерманид е с 85% по-висока от търговските аналози. Освен това сензорът е в състояние да улавя по-широк диапазон от дължини на светлинните вълни: 800-2200 nm в сравнение с 800-1900 nm при други подобни устройства.

„Най-очевидното и пряко приложение на получените резултати е развитието на инструменталната база на телекомуникационните технологии. Фотодетекторите и електродите, които изследвахме са по-чувствителни от своите аналози, а също така улавят по-широк диапазон от дължини на вълните. Ето защо те ще помогнат за усъвършенстване на оптичните комуникационни линии, например за предаване на интернет трафика по оптични влакна.“

заяви участникът в проекта Александър Шевлягин, кандидат на физико-математическите науки, старши научен сътрудник в Лабораторията по оптика и електрофизика на Института по автоматизация и управление на процесите на Далекоизточния филиал на Руската академия на науките

Освен за използване в оптични приемници и предаватели, както и в състава на слънчеви клетки, разработката може да бъде от полза за интелигентните стъклопакети.

Например прозорец с такова покритие може да бъде освободен от заледяване и замъгляване чрез просто пропускане на ток по повърхността му. Това ще подобри енергийната ефективност на помещенията през студените и влажните сезони.