Australische onderzoekers hebben het sterke potentieel voor een nieuw type flexibele, recyclebare elektroden voor gebruik bij het maken van goedkopere zonnecellen, aanraakschermen, draagbare 'e-skins' en responsieve vensters van de volgende generatie.

Deze materialen, gemaakt met behulp van een eenvoudige, kosteneffectieve fabricageprocessen, traditionele transparante geleidende oxiden zoals indiumtinoxide (ITO) zou kunnen vervangen, dat een noodzakelijk onderdeel is van bijna alle dunnefilmzonnecellen, laptopschermen en smartphoneschermen, maar die door zijn schaarste gestaag in prijs stijgt, en is inherent beperkt door zijn broze karakter.

Naast goedkoper, hoog rendement fotovoltaïsche zonnecellen, computerschermen en aanraakschermen voor smartphones, de energierekening van huishoudens kan op de lange termijn worden verlaagd, met de elektroden die mogelijk kunnen worden gebruikt bij de productie van slimme ramen, die de kleur elektrisch kan verschuiven en ondoorzichtig of transparant kan worden.

Bijdragende auteur Dr. Eser Akinoglu van het ARC Center of Excellence in Exciton Science zei:"De prestaties van het materiaal zijn uitstekend, de transmissie van meer dan 90% en een hoge elektrische geleidbaarheid wedijvert met de ITO-benchmark."

Vooruitkijkend naar de mogelijke commerciële toepassing van het onderzoek, voegde hij eraan toe:"In principe je zou deze technologie moeten kunnen integreren in industrieel roll-to-roll printen."

Bereikt met behulp van een techniek genaamd nanosfeerlithografie, een depositiemethode waarbij de gewenste combinatie van materialen wordt verdampt tot een patroon op nanoschaal, onderzoekers van de University of Queensland en het ARC Centre of Excellence in Exciton Science hebben hun bevindingen in het tijdschrift gepubliceerd Geavanceerde functionele materialen .

De diëlektrische/metaal/diëlektrische (D/M/D) nanomesh-elektroden die via deze benadering werden geproduceerd, hadden een nauwkeurig gecontroleerde perforatiegrootte, draadbreedte en uniforme gatenverdeling, met een hoge doorlaatbaarheid, lage plaatweerstand (waardoor spanningsverlies wordt geminimaliseerd) en uitstekende buiguithoudingsvermogen.

Hoofdauteur Dr. Tengfei Qiu van de Universiteit van Queensland zei:"We boden een strategie aan om het schaduwgebied van het metalen nanomesh zeer transparant te maken, door D/M/D-structuren te integreren in het nanomesh-systeem. De nanomesh transparante films met D/M/D gelaagde structuur zijn niet eerder bestudeerd. De eenvoudige en kosteneffectieve nanosfeer-lithografietechniek kan worden toegepast om diverse gelaagde nanomesh-materialen te fabriceren."

En, in het geval van bepaalde flexibele elektrochrome toepassingen, de elektroden toonden zelfs de capaciteit om te worden gerecycled, het versterken van de geloofsbrieven van het mechanisme als een mogelijk duurzaam alternatief voor meer gevestigde productiematerialen en -processen.

Dr. Akinoglu zei over deze recyclebare eigenschap:"Het betekent dat als je een apparaat zoals een elektrochroom venster maakt, die na zijn levensduur in functionaliteit kan verslechteren, je kunt het uit elkaar halen, spoel de elektroden af, en hergebruik ze voor een ander apparaat."

Een van de volgende stappen voor onderzoekers is het verkennen van het potentieel dat in deze studie wordt getoond om vergelijkbare resultaten op grotere schaal te creëren, met het oog op de lange termijn om vergelijkbare resultaten te bereiken in een commercieel levensvatbare hoedanigheid.

"Je wilt de transparantie hoger krijgen, je wilt de plaatweerstand lager krijgen en je wilt het uithoudingsvermogen voor mechanische belasting en flexibiliteit hoger krijgen, " zei Dr. Akinoglu.

"En je wilt het op grote schaal kunnen fabriceren, tegen lage kosten."

Senior auteur prof. Lianzhou Wang voegde toe:"Dit werk zal inspireren tot het ontwerp van transparante geleidende films met nieuwe functies zoals flexibiliteit en recycleerbaarheid, biedt een uitstekend platform voor de volgende generatie milieuvriendelijke opto-elektronica."