Aplicando nanotexturas en la superficie de los vidrios para baterías solares y dispositivos electrónicos, químicos estadounidenses pudieron mejorar su transparencia. La fracción de luz reflejada del vidrio en el rango visible cae al 0,5%, mientras que la transparencia superior al 90% se mantiene para longitudes de onda de 450 a 2500 nanómetros y ángulos de incidencia de hasta 70 grados. Los resultados del estudio se publican en Applied Physics Letters.

En la investigación, los científicos cubrieron el vidrio con una película de copolímeros en bloque -polímeros con secciones alternas de diferente composición química-. Gracias a la formación de microfases, tales moléculas pueden formar en su superficie matrices periódicas de nanomembranas y nanoproyecciones. El tamaño característico de tales formaciones es de decenas a cientos de nanómetros, y pueden cubrir hasta varios metros cuadrados. La nanotextura polimérica formada se usó como una plantilla para aplicar aluminio. Después, la capa orgánica se lavó y el aluminio se usó como una máscara para el posterior grabado del vidrio. Como resultado, los científicos obtuvieron vidrio recubierto con nanoestructuras de diferentes alturas. La textura se aplicó a ambos lados de la película de vidrio.

En las superficies de vidrio obtenidas, los químicos midieron la dependencia de la fracción de luz reflejada con una longitud de onda de 633 nanómetros desde la altura hasta el nanorelieve. Resultó que si en la superficie plana, desde la superficie de vidrio, se refleja aproximadamente 4% de toda la luz que cae sobre ella, entonces en la textura de la altura de más de 250 nanómetros, el porcentaje de luz reflejada es de décimas del porcentaje.

Además, el porcentaje de luz transmitida no cayó por debajo del 90% para todo el rango de luz visible e infrarroja hasta una longitud de onda de 2500 nanómetros. Al mismo tiempo, la transparencia se mantuvo incluso en ángulos de incidencia suficientemente grandes. Por lo tanto, hasta los ángulos de incidencia de aproximadamente 50 grados, la eficiencia de transmisión de la luz casi no desciende, y alcanza el 90% en un ángulo de incidencia de 70 grados. Y por el ancho del rango de longitudes de onda transmitidas, y por los ángulos accesibles de incidencia de luz, la luz de los vidrios nanotexturizados son notablemente superiores a los vidrios de superficie plana convencionales.

Además, los científicos evaluaron la conveniencia de utilizar dichos vidrios como revestimientos protectores para las baterías solares. Para ello, compararon la cantidad de corriente excitada por la luz incidente para una batería solar sin cristal protector, con un simple vidrio protector y con un cristal protector nanoestructurado. Resultó que con el uso de los vidrios con nanotextura, la eficiencia de las baterías se mantiene prácticamente al mismo nivel que la batería sin capa protectora.

Fuente: Applied Physics Letters