Как прозрачные электроды могут ускорить интернет и создать "умные" окна

Учёные из Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (Владивосток) изобрели прозрачные электроды фотоэлементов, сообщает пресс-служба Российского научного фонда (РНФ) во вторник.

Авторы разработки, финансировавшейся грантом РНФ, рассказали о ней в журнале ACS Applied Electronic Materials.

Любой полупроводниковый прибор, в том числе фотоэлемент, содержит металлические токоведущие электроды. Не будучи прозрачными, они загораживают значительную часть света, заметно снижая КПД прибора в целом, и без того безобразно маленький.

Дальневосточные физики сделали электроды из дигерманида кальция. Осаждая в вакуумной печи тончайшие слои германия и кальция на подложку из оксида алюминия, они сумели сделать так, чтобы атомы в материале чередовались двухмерными наноплёнками. Результатом стала прозрачность в инфракрасном диапазоне от 1000 до 4000 нанометров до 78%.

Полученные образцы обработали лазером, нанеся на них перфорацию клетками, и это позволило довести прозрачность до 90%, в том числе в видимой части спектра, расширив, таким образом, диапазон пропускаемых лучей до 400-7000 нанометров.

На этом этапе изобретателям пришлось искать баланс между оптическими и электрическими свойствами вещества: чем чаще перфорация, тем света пропускается больше, но хуже проводится ток, объясняет руководитель проекта Александр Кучмижак, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории прецизионных оптических методов измерений института.

Учёные уже испытали свой изобретение — сделали на его основе фотодетектор. Его чувствительность оказалась на 85% выше, чем у коммерческих аналогов, причём в более широком диапазоне светового облучения.

Основным применением новинки её создатели видят волоконнооптическую связь.

"Они помогут усовершенствовать линии оптической связи, например передачу интернет-трафика по оптоволокну", — надеется кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории оптики и электрофизики ИАПУ ДВО РАН Александр Шевлягин.

Кроме того, технология может быть использована для изготовления электропроводящего стекла с регулируемой прозрачностью для применения в "умных" окнах с функцией антизапотевания и антиобледенения и повышения энергоэффективности зданий.