Tecnologie di produzione altamente efficienti per conquistare il mercato OE
Il progetto SMARTONICS aspirava a rendere l’industria europea dell’elettronica e fotonica organica più competitiva mettendola nella posizione di soddisfare le future richieste del mercato. Guidato dall’Università Aristotele di Salonicco in Grecia, esso consisteva nello sviluppo di nanomateriali intelligenti e rilevamento di precisione e strumenti di fabbricazione, oltre che nella loro integrazione nelle tre uniche linee pilota basate su stampa R2R (Roll-to-Roll), stampa S2S (Sheet-to-Sheet) e deposizione organica a fase di vapore (Organic Vapour Phase Deposition, OVPD). “SMARTONICS ha realizzato la produzione su scala pilota di materiali fotovoltaici organici (OPV) con alta efficienza e durata,” dice il prof. Stergios Logothetidis, coordinatore del progetto. “Questo è stato reso possibile dall’utilizzo di semiconduttori organici basati su polimeri, nanomateriali “super-barriera” per l’incapsulamento, e nanoparticelle metalliche plasmoniche prodotte con processi laser che permettono un maggiore controllo su dimensioni e distribuzioni. Inoltre, i nostri progressi nella modellazione e nella simulazione computazionale multiscala contribuiscono all’ottimizzazione dell’architettura dei dispositivi OPV e OLED oltre che alla morfologia del loro nanostrato”. Le celle S2S OPV dimostrate vantano un’efficienza pari all’8 %, le celle R2R OPV raggiungono il 5,3 %, e i pannelli R2R OPV completamente stampati ottengono un 3,5 %. Questi OPV hanno una durata utile superiore a cinque anni e sono stati integrati con successo in applicazioni in campo automobilistico, incluso un tetto solare per la Fiat 500L. Ma il contributo dei partner di SMARTONICS non si limita a questi nanomateriali. Nei tre anni di lavoro, il team ha creato una stampante inkjet in linea unica per la fabbricazione su larga scala di nanostrati OPV usando il procedimento R2R; processi con deposizione organica a fase di vapore (OVPD) per la nanofabbricazione di piccoli dispositivi tandem OPV basati su molecole; e un patterning su scala nanometrica che consente la fabbricazione su larga scala di dispositivi OPV interconnessi in moduli su larga scala. Infine, essi hanno inventato nuovi strumenti di metrologia ottica e metodologie per la stampa R2R e linee pilota OVPD, al fine di monitorare la qualità e lo spessore dei nanomateriali e dei dispositivi OPV in architetture singole, invertite e tandem. Ci si aspetta che SMARTONICS abbia un impatto significativo sul mercato OE, rendendo possibile la produzione di grandi volumi a basso costo. Esso consentirà la produzione di semiconduttori organici polimerici e nanoparticelle plasmoniche su misura per OPV, OLED, OTFT, sensori e superfici funzionali; mentre le “super barriere” affronteranno il bisogno del mercato relativo all’incapsulamento economico e altamente efficiente dei dispositivi OE e di altri prodotti come cibo e prodotti farmaceutici. “I nostri strumenti di metrologia ottica faranno aumentare la qualità dei dispositivi OE, portando alla crescita del rendimento del procedimento e del volume di produzione, oltre che alla riduzione dei costi di fabbricazione,” osserva inoltre il prof. Logothetidis. Oltre all’industria automobilistica, le potenziali applicazioni includono pannelli OPV su larga scala per la raccolta di energia destinati agli edifici, dispositivi indossabili intelligenti, applicazioni in interni, oltre agli OLED per schermi e illuminazione. “Abbiamo delle prospettive molto interessanti,” dice il prof. Logothetidis. “Ad esempio, siamo stati già contattati da possibili clienti nell’UE, Giappone e Corea del Sud per fabbricare congiuntamente architetture avanzate di dispositivi mediante controllo ottico in linea e laser patterning. Per di più, stiamo discutendo con potenziali clienti riguardo all’applicazione dei nostri pannelli OPV sulle serre mediterranee.” Le linee pilota di SMARTONICS sono già diventate un punto di riferimento globale nella fabbricazione e incapsulamento intelligente di un’enorme varietà di nanomateriali, dispositivi e componenti funzionali. E il consorzio si augura che continuerà ad essere così: “Oltre ad aumentare l’affidabilità del processo, la producibilità dei dispositivi OE e il loro utilizzo per la prototipizzazione e i test sul campo, noi abbiamo l’intenzione di offrire un concetto di sportello unico per aziende, PMI e altri enti interessati dell’UE per studiare nuove idee e per applicare le funzionalità OE nei loro prodotti innovativi mediante una struttura ad accesso aperto,” afferma il prof. Logothetidis con entusiasmo. “Le nostre linee pilota saranno anche connesse con altre al fine di creare la massa critica che darà impulso alla leadership industriale dell’Europa nella produzione intelligente.”
Parole chiave
SMARTONICS, rete elettrica, elettricità, eterarchico, DSO, Istituto tecnologico di Grenoble, rete
