Fios metálicos nanodimensionados estão atraindo cada vez mais atenção como elementos condutores para a fabricação de eletrodos transparentes, que são empregados em células solares e painéis de tela de toque. Além de alta condutividade elétrica, excelente transmitância óptica é um dos parâmetros importantes para um eletrodo em aplicações fotovoltaicas.

Uma equipe internacional chefiada pelo cientista do HZB, Prof. Michael Giersig, demonstrou recentemente para essas aplicações que as redes de malha metálica que possuem nano-recursos tipo fractal superam outras redes metálicas em utilidade. Essas descobertas foram publicadas na edição mais recente da renomada revista. Nature Communications .

Seu novo desenvolvimento é baseado no que é denominado de nano-recursos quase fractais. Essas estruturas têm semelhanças com as redes hierárquicas de nervuras nas folhas. A equipe de Giersig conseguiu mostrar que redes metálicas com essas características otimizam o desempenho dos eletrodos para diversas aplicações. Eles combinam cobertura de superfície minimizada com resistência total ultrabaixa, mantendo a densidade de corrente uniforme. Além disso, foi demonstrado que essas redes, inspirado pela natureza, pode superar o desempenho das camadas convencionais de óxido de índio e estanho (ITO). Em experimentos em redes de eletrodos construídas artificialmente de diferentes topologias, os cientistas estabeleceram que a organização hierárquica não periódica exibia menor resistência, bem como excelente transmitância óptica em comparação à organização periódica. Isso levou a uma elevada potência de saída para componentes fotovoltaicos.

"Com base em nossos estudos, fomos capazes de desenvolver um eletrodo de metal transparente econômico ", diz Giersig, continuando "Nós obtemos isso integrando duas redes de prata. Uma rede de prata é aplicada com um espaçamento de malha larga entre os condutores principais de mícron de diâmetro que servem como" rodovia "para elétrons que transportam corrente elétrica por distâncias macroscópicas." Próximo a, Redes de nano-fios adicionais distribuídas aleatoriamente servem como condutores locais para cobrir a superfície entre os grandes elementos da malha. "Essas redes menores atuam como estradas regionais ao lado das rodovias para randomizar as direções e intensidades das correntes locais, e também criar efeitos de refração para melhorar a transparência acima do desempenho clássico limitado por sombras ", de acordo com Giersig. "As células solares baseadas nestes eletrodos apresentam eficiências excepcionais".