Los alambres metálicos de tamaño nanométrico están atrayendo cada vez más atención como elementos conductores para la fabricación de electrodos transparentes, que se emplean en células solares y paneles de pantalla táctil. Además de la alta conductividad eléctrica, La excelente transmitancia óptica es uno de los parámetros importantes de un electrodo en aplicaciones fotovoltaicas.

Un equipo internacional encabezado por el profesor Michael Giersig, científico de HZB, ha demostrado recientemente para estas aplicaciones que las redes de malla metálica que poseen nanocaracterísticas de tipo fractal superan en utilidad a otras redes metálicas. Estos hallazgos ahora se han publicado en la edición más reciente de la reconocida revista Comunicaciones de la naturaleza .

Su nuevo desarrollo se basa en lo que se denomina nanocaracterísticas cuasifractales. Estas estructuras tienen similitudes con las redes jerárquicas de venas en las hojas. El equipo de Giersig pudo demostrar que las redes metálicas con estas características optimizan el rendimiento de los electrodos para varias aplicaciones. Combinan una cobertura de superficie minimizada con una resistencia total ultrabaja mientras mantienen una densidad de corriente uniforme. Además, se demostró que estas redes, inspirado en la naturaleza, puede superar el rendimiento de las capas convencionales de óxido de indio y estaño (ITO). En experimentos con redes de electrodos construidas artificialmente de diferentes topologías, los científicos establecieron que la organización jerárquica no periódica presentaba una menor resistencia y una excelente transmitancia óptica en comparación con la organización periódica. Esto condujo a una potencia de salida elevada para los componentes fotovoltaicos.

"Sobre la base de nuestros estudios, pudimos desarrollar un electrodo de metal transparente económico ", dice Giersig, continuando "Obtenemos esto integrando dos redes de plata. Se aplica una red de plata con un espaciado de malla amplio entre los conductores principales de micrones de diámetro que sirven como la" autopista "para los electrones que transportan corriente eléctrica a distancias macroscópicas". Junto a él, Las redes de nanocables adicionales distribuidas aleatoriamente sirven como conductores locales para cubrir la superficie entre los elementos de malla grandes. "Estas redes más pequeñas actúan como carreteras regionales junto a las carreteras para aleatorizar las direcciones y la fuerza de las corrientes locales, y también crear efectos de refracción para mejorar la transparencia por encima de la del rendimiento clásico limitado por sombras ", según Giersig. "Las células solares basadas en estos electrodos muestran una eficiencia excepcionalmente alta".