Tecnologías de producción de alta eficiencia que dominarán el mercado de la electrónica orgánica
El proyecto SMARTRONICS pretendía aumentar la competitividad del sector europeo de la electrónica y la fotónica orgánicas capacitándolo para cumplir demandas futuras del mercado. La Universidad Aristóteles de Tesalónica (Grecia) lideró el proyecto, que consistió en el desarrollo de nanomateriales inteligentes y herramientas de detección y fabricación de precisión, así como su integración en tres líneas piloto únicas basadas en la impresión de bobina a bobina (R2R), la impresión de lámina a lámina (S2S) y el depósito orgánico en fase vapor (OVPD). «SMARTRONICS logró fabricar materiales fotovoltaicos orgánicos (OPV) en fase piloto, con gran eficiencia y larga vida útil», afirma el Prof. Stergios Logothetidis, coordinador del proyecto. «Esto fue posible gracias al uso de semiconductores orgánicos basados en polímeros, nanomateriales de «superbarrera» para encapsulación y nanopartículas metálicas plasmónicas obtenidas mediante procesos con láser que permitían un mayor control de los tamaños y las distribuciones. Además, nuestros avances en modelización y simulación computacional multiescala contribuyen de forma importante a optimizar la arquitectura de los dispositivos OLED y OPV, así como la morfología de sus nanoláminas». Las celdas OPV S2S probadas presentaron una eficiencia del 8 %, las obtenidas con OPV R2R alcanzaron el 5,3 % y los paneles OPV R2R totalmente impresos el 3,5 %. Estos OPV tienen una duración superior a cinco años y se han integrado con éxito en aplicaciones para la automoción, incluido un techo solar para el Fiat 500L. Pero la aportación de los socios de SMARTRONICS no se limita a estos nanomateriales. En sus tres años de trabajo, el equipo creó una singular impresora de chorro de tinta en línea para la fabricación a gran escala de nanoláminas de OPV utilizando el proceso R2R; procesos OVPD para la nanofabricación de pequeños dispositivos de OPV en tándem basados en moléculas pequeñas; y un sistema de grabado a escala nanométrica que permite fabricar dispositivos de OPV interconectados con módulos a gran escala. Finalmente, desarrollaron nuevas herramientas y nuevos métodos de metrología óptica para la impresión R2R y las líneas piloto de OVPD, con el fin de monitorizar la calidad y el grosor de nanomateriales y dispositivos de OPV en arquitecturas únicas, invertidas o en tándem. Se espera que SMARTONICS tenga un efecto importante sobre el mercado de la electrónica orgánica, ya que permitirá fabricar grandes volúmenes a bajo coste. Además, permitirá obtener semiconductores orgánicos poliméricos a medida y nanopartículas plasmónicas para OPV, OLED, OTFT, sensores, superficies funcionales y similares. Por su parte, las «superbarreras» servirán para abordar la necesidad del mercado de disponer de materiales de encapsulación para dispositivos electrónicos orgánicos y otros productos, como alimentos y medicamentos. «Nuestras herramientas de metrología óptica impulsarán la calidad de los dispositivos electrónicos orgánicos ya que aumentarán el rendimiento de los procesos y la capacidad de producción y reducirán los costes de fabricación», explica también el Prof. Logothetidis. Aparte del sector automovilístico, otras aplicaciones posibles son los paneles de OPV de captación de energía a gran escala para edificios, dispositivos ponibles inteligentes y aplicaciones para interiores, así como OLED para pantallas e iluminación. «Tenemos perspectivas muy interesantes», asegura el Prof. Logothetidis. «Por ejemplo, ya hemos tenido contactos con posibles clientes de la Unión Europea, Japón y Corea del Sur para fabricar conjuntamente arquitecturas avanzadas de dispositivos aplicando el control óptico en línea y el grabado con láser. Además, estamos analizando con clientes potenciales la aplicación de nuestros paneles de OPV en invernaderos en la zona mediterránea». Las líneas piloto de SMARTRONICS ya se han convertido en una referencia global en la fabricación inteligente y el encapsulado de una inmensa variedad de nanomateriales, dispositivos y componentes funcionales y el consorcio espera que siga así. «Además de aumentar la fiabilidad de los procesos, la posibilidad de fabricar dispositivos electrónicos orgánicos y utilizarlos para prototipado y pruebas sobre el terreno, planeamos ofrecer un concepto de proveedor total para que empresas de la Unión Europea, incluyendo pymes, y otras entidades interesadas puedan explorar conceptos nuevos e implementar funcionalidades de electrónica orgánica en sus productos innovadores mediante una infraestructura de acceso abierto», explica el Prof. Logothetidis con entusiasmo. «Además, nuestras líneas piloto se combinarán con otras para obtener una masa crítica que impulse el liderazgo industrial europeo en fabricación inteligente».
Palabras clave
SMARTRONICS, red de distribución energética, electricidad, heterárquico, GRD, Instituto de Tecnología de Grenoble, red
