Международный коллектив учёных, возглавляемый профессором Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (HZB), Михаэлем Герсигом (Michael Giersig), недавно опубликовал в Nature Communications статью, посвящённую исследованию псевдофрактальных металлических наноструктур.

Такие планарные образования напоминают рисунок прожилок в листьях растений. Команда Герсига показала, что металлическая сеть с подобной непереодической иерархической структурой оптимальна для использования в качестве электродов для ряда приложений. Её характерными особенностями являются сверхнизкое общее сопротивление при сохранении однородной плотности тока и минимальном покрытии поверхности.

В экспериментах, в которых ученые сравнивали электродные сетки разных топологий, псевдофрактальные структуры продемонстрировали намного меньшее сопротивление, чем периодические, а также отличную оптическую прозрачность. Сочетание этих свойств обеспечило рост эффективности фотоэлектрических элементов с такими электродами.

«На основании нашего исследования мы смогли разработать экономичный прозрачный металлический электрод, — рассказал Герсиг. — В нем интегрированы две серебряные сетки. Одна из них, крупноячеистая, состоит из проводников микронного диаметра, служащих для транспорта электрического тока на макроскопические дистанции. Поверхность между крупными ячейками покрывают вторая, случайным образом распределённая сетка из нанопроводов».

Эти наноструктуры рандомизируют направление и силу локальных токов и создают оптические эффекты, улучшающие прозрачность. Солнечные батареи с такими электродами имеют исключительно высокую эффективность, превосходя традиционные фотоэлектрические элементы с прозрачным электродным слоем на основе оксида индия и олова (ITO).