Una tinta de nanoplata augura películas conductoras transparentes más eficaces
Las películas conductoras transparentes (TCF) son materiales finos empleados en una gran variedad de dispositivos electrónicos, entre los que se incluyen pantallas de cristal líquido, pantallas con diodos orgánicos emisores de luz y pantallas táctiles. Por lo general, están fabricadas con óxido de indio dopado con estaño (ITO), que, aunque constituye un buen conductor transparente, también es frágil y caro. Una malla conductora basada en nanopartículas de plata recubierta con una capa protectora de óxido de cinc es una alternativa prometedora al ITO. Sin embargo, su uso generalizado requiere el desarrollo de la impresión industrial de tinta y por chorro de tinta a gran escala y alta velocidad. Para hacer realidad esta tecnología, un fabricante de impresoras de chorro de tinta y un productor de tintas conductoras, KELENN Technology (KT) y GenesInk (GNL), respectivamente, colaboraron en el proyecto financiado con fondos europeos CLEARSILVER. GNK desarrolló nanomateriales y nanotintas de plata (Ag), óxido de cinc (ZnO) y óxido de cinc dopado con aluminio (AZO), mientras que KT desarrolló una impresora bobina a bobina (R2R) para la fabricación de TCF. Gracias a los dispositivos con diodos orgánicos emisores de luz (OLED) y los dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPV) desarrollados, CLEARSILVER demostró una alternativa económica y técnicamente viable al ITO. Soluciones totalmente impresas para las TCF Aunque las TCF son indispensables para nuestro mundo inteligente, cuyo uso incluye desde sensores hasta pantallas, los principales problemas relacionados con estos componentes son, en primer lugar, su dependencia del indio, que es escaso y, por lo tanto, caro. En segundo lugar, el ITO, que se deposita mediante métodos de evaporación en sustratos rígidos de vidrio o polímeros, no puede ser estampado directamente, lo que significa que una superficie tiene que ser cubierta por completo con ITO, aumentando el coste de las TCF por metro cuadrado. La solución totalmente impresa de CLEARSILVER para las TCF está basada en rejillas de nanopartículas de plata recubiertas de óxido de cinc que brinda una alta conductividad, a la vez que garantiza películas preparadas lisas de alta homogeneidad. Es más, en comparación con el ITO, las nanopartículas de plata pueden imprimirse y estamparse, lo que significa que es necesario depositar menores cantidades de material, haciéndolas más rentables. Para crear las nanotintas, primero se desarrolló y mezcló el vehículo (disolventes, aglutinantes y aditivos) en el reactor de formulación. A continuación, se agregó el concentrado de nanopartículas de plata. Se llevaron a cabo pruebas de reología (flujo de materiales sólidos y líquidos), tensión superficial, imprimibilidad, rendimiento eléctrico y resistencia laminar. La impresora de chorro de tinta R2R de KT, que también fue desarrollada, logró una impresión de alto rendimiento con una alta velocidad de sesenta metros por segundo. Un resultado que merece especial mención es que Ink Smart Jet I puede fabricar tinta a una escala industrial de veinticinco litros por lote. CLEARSILVER consiguió fabricar demostradores OLED y OPV basados en TCF de alta transparencia (70-85 %) en colaboración con el socio del proyecto Fraunhofer FEP. Más del 70 % de los dispositivos OLED exhibieron un buen funcionamiento, logrando grandes áreas electroluminiscentes en pruebas realizadas con una luminancia de mil candelas por metro cuadrado. Asimismo, todos los dispositivos OPV fabricados funcionaron con una eficiencia de conversión de energía (PCE) equivalente al 70 % del rendimiento de las TCF basadas en ITO, incluso antes de la optimización del proceso. La doctora Rita Faddoul, coordinadora de proyectos de I+D de GenesInk, comenta: «El rendimiento de los demostradores de CLEARSILVER fue equivalente al de los demostradores TCF basados en ITO desarrollados con técnicas convencionales. Además, tal y como indica la evaluación del ciclo de vida elaborada por el Instituto Leitat en el marco del proyecto, CLEARSILVER brinda al mercado de la Unión Europea una solución TCF ecológica y rentable, que promete sustituir al ITO». En la actualidad, GNK comercializa cuatro tintas de impresión por chorro de tinta adaptadas para aplicaciones OLED y OPV disponibles en el mercado. El equipo trabaja ahora para optimizar aún más el proceso (impresión, deposición y curado) en pos de mejorar el rendimiento final del dispositivo.
Palabras clave
CLEARSILVER, fotovoltaico, diodos orgánicos emisores de luz, nanoóxido de cinc, película conductora transparente, pantalla táctil, óxido de indio dopado con estaño, pantalla de cristal líquido, nanotintas, impresión
