Rozwój wysokowydajnych technologii produkcyjnych na rynku OE
Projekt SMARTONICS miał za zadanie zwiększenie konkurencyjności europejskiej branży elektroniki organicznej i fotoniki poprzez umożliwienie realizacji przyszłego zapotrzebowania rynkowego. Projekt prowadzony był przez Uniwersytet Arystotelesa w Salonikach w Grecji i skoncentrował się na rozwoju inteligentnych nanomateriałów oraz narzędzi precyzyjnej detekcji oraz wytwarzania. Podjęto również działania ukierunkowane na integrację tych materiałów oraz narzędzi w ramach trzech unikalnych linii pilotażowych opartych na drukowaniu w technologii R2R (roll-to-roll), S2S (sheet-to-sheet) oraz osadzaniu organicznym z fazy gazowej (OVPD). "Dzięki projektowi SMARTONICS pilotażowa produkcja organicznych materiałów fotowoltaicznych (OPV) osiągnęła dużą wydajność oraz żywotność", mówi prof. Stergios Logothetidis, koordynator projektu. "Udało się to dzięki zastosowaniu polimerowych półprzewodników organicznych, wysokoizolacyjnych nanomateriałów służących do hermetyzacji oraz plazmonicznych nanocząsteczek metalicznych wytworzonych przy użyciu procesów wykorzystujących laser. W ten sposób można było zwiększyć stopień kontroli nad rozmiarami i rozmieszczaniem. Ponadto postępy poczynione w dziedzinie wielkoskalowego modelowania obliczeniowego oraz symulacji znacząco przyczyniły się do optymalizacji architektury urządzeń OPV i OLED oraz powiązanej morfologii nanowarstwowej". Wydajność zaprezentowanych ogniw S2S OPV jest większa o 8%, ogniw R2R OPV o 5,3%, a w pełni wydrukowanych paneli R2R OPV o 3,5%. Ogniwa OPV, których żywotność przekracza pięć lat, zostały z powodzeniem zastosowane w przemyśle samochodowym, w tym w dachu solarnym Fiata 500L. Wkład partnerów projektu SMARTONICS wykracza jednak poza nanomateriały. W ciągu trzech lat pracy nad projektem zespół opracował unikalną wbudowaną drukarkę atramentową do wielkoskalowego wytwarzania nanowarstw OPV za pomocą procesu R2R, opracowano procesy osadzania organicznego z fazy gazowej (OVPD) do nanoskalowego tworzenia małych molekularnych urządzeń tandemowych OPV oraz opracowano nanoskalowe modelowane umożliwiające wielkoskalowe wytwarzanie urządzeń OPV połączonych z wielkoskalowymi modułami. Uczestnicy projektu opracowali również nowatorskie narzędzia i metodologie korzystające metrologii optycznej w celu drukowania R2R oraz na potrzeby linii pilotażowych OVPD, tak aby monitorować jakość i grubość nanomateriałów oraz urządzeń OPV w pojedynczej, odwróconej oraz tandemowej architekturze. Oczekuje się, że projekt SMARTONICS będzie miał znaczący wpływ na rynek OE, umożliwiając wielkoskalową produkcję przy niskich kosztach. Projekt umożliwi produkcję dopasowanych polimerowych półprzewodników organicznych oraz plazmonicznych nanocząsteczek dla ogniw OPV, OLED, OTFT, czujników oraz powierzchni funkcjonalnych. Jednocześnie superszczelne materiały będą odpowiedzią na zapotrzebowanie rynkowe w zakresie oszczędnej i wysokowydajnej hermetyzacji urządzeń OE oraz innych produktów, takich jak żywność czy środki farmaceutyczne. "Opracowane narzędzia korzystają z metrologii optycznej i zwiększają jakość urządzeń OE, podnoszą wydajność procesów i przepustowość produkcji oraz ograniczają koszty wytwarzania", zauważa również Logothetidis. Poza przemysłem samochodowym potencjalne zastosowania obejmują wielkoskalowe panele OPV do gromadzenia energii w budynkach, inteligentne urządzenia przenośne, zastosowania wewnątrz budynków oraz diody OLED używane w wyświetlaczach i żarówkach. "Perspektywy są bardzo obiecujące", mówi prof. Logothetidis. "Skontaktowali się już z nami potencjalni klienci z UE, Japonii i Korei Południowej z propozycją podjęcia wspólnej produkcji zaawansowanej architektury urządzeń napędzanych przez wbudowane układy sterowania optycznego oraz wzorowanie laserowe. Ponadto prowadzimy rozmowy z potencjalnymi klientami dotyczące zastosowania utworzonych paneli OPV w śródziemnomorskich szklarniach". Linie pilotażowe opracowane w ramach projektu SMARTONICS już stały się punktem odniesienia na całym świecie w dziedzinie wytwarzania i hermetyzacji całej gamy nanomateriałów, urządzeń oraz komponentów funkcjonalnych. Członkowie konsorcjum mają nadzieję, że taki stan rzeczy się utrzyma: "Chcemy nie tylko zwiększyć niezawodność procesów i możliwości produkcyjne urządzeń OE oraz wykorzystać je do tworzenia prototypów i wykonywania prób terenowych, ale dążmy też do tego, aby zaproponować unijnym przedsiębiorstwom, firmom MŚP oraz innym zainteresowanym podmiotom kompleksową koncepcję do analizowania nowatorskich idei oraz wdrażania funkcji OE w innowacyjnych produktach w ramach ogólnodostępnego modelu", cieszy się prof. Logothetidis. "Nasze linie pilotażowe będą również połączone z innymi liniami, tak aby wytworzyć masę krytyczną umacniającą wiodącą pozycję Europy w inteligentnej produkcji".
Słowa kluczowe
SMARTONICS, sieć energetyczna, elektryczność, heterarchiczny, DSO, Instytut Technologii w Grenoble, sieć
