W ramach finansowanego ze środków UE projektu TREASORES powstały elastyczne folie oświetleniowe produkowane metodą roll-to-roll, która ma potencjał w produkcji na wielką skalę opłacalnych paneli oświetleniowych LED i paneli słonecznych.
Partnerzy projektu postanowili znaleźć innowacyjne rozwiązania, by opracować nowe technologie w celu obniżenia kosztów produkcji paneli oświetleniowych LED, ogniw fotowoltaicznych i innych urządzeń bazujących na elektronice organicznej. Ich największym osiągnięciem jest opracowanie i rozbudowanie procesów produkcji nowych materiałów barierowych i przezroczystych elektrod, które są stosowane w zaawansowanej optoelektronice elastycznej.
Przezroczyste elektrody mają obniżyć koszty i poprawić wydajność
Produkcja trzech typów elektrod na elastycznych substratach, z zastosowaniem cienkiego srebra, włókien metalowych i nanorurek węglowych, ma rozpocząć się w tym roku albo już jest rozwijana na skalę komercyjną. Nowe elektrody przeszły testy z różnymi rodzajami przyrządów optoelektronicznych z wykorzystaniem rolek o długości 100 metrów. Zastosowanie przetwarzania w systemie R2R (z rolki na rolkę) można porównać do metod stosowanych podczas druku gazet. Nowe elektrody wyprodukowane za pomocą tej metody nadają się do wykorzystania w złożonych ogniwach fotowoltaicznych i źródłach światła.
Co istotne, innowacyjne metody przetwarzania mogą potencjalnie doprowadzić w przyszłości do obniżenia kosztów ogniw fotowoltaicznych i źródeł światła. Skorzystają na tym konsumenci, ale ułatwiony zostanie także rozwój bardziej przyjaznych dla środowiska rozwiązań oświetleniowych, co przyczyni się do osiągnięcia ambitnych celów Unii Europejskiej związanych ze zmianą klimatu.
Elektrody opracowane w ramach projektu są pod względem technicznym równie dobre jak elektrody wykonane z tlenku cynowo-indowego, wykorzystywane obecnie w przemyśle oświetleniowym. Jednak ich produkcja jest tańsza i nie jest uzależniona od indu. Warto też podkreślić, że pozostaje bez wpływu na wydajność, gdyż nowe elektrody są w stanie zapewnić stabilne źródło światła na rozległym obszarze i osiągnąć sprawność 25 lumenów/W. Można ją porównać z nieco wolniejszym procesem technologicznym arkusz-do-arkusza, który stosuje się w produkcji podobnych urządzeń.
Ponadto konsorcjum projektowe opracowało także nowe techniki, dzięki którym nowe elektrody mogą funkcjonować nawet wtedy, kiedy są wielokrotnie zginane – test ten ma szansę stać się standardem branżowym.
Nowatorskie, przezroczyste folie barierowe
Kolejne, ekscytujące osiągnięcie projektu – testowanie, opracowanie i zwiększenie skali nowych metod produkcji przezroczystych folii barierowych. Tanie i wysoko wydajne bariery, które powstały w ramach projektu, są teraz dalej doskonalone i rozwijane komercyjnie przez partnera – konsorcjum Flexibles Kreuzlingen z siedzibą w Szwajcarii.
Tego typu bariery są niezbędne do maksymalnego wydłużenia okresu trwałości i wydajności urządzenia, a partnerzy projektu odkryli, że są kluczowym elementem rentowności gospodarczej i środowiskowej ogniw fotowoltaicznych.
Dzięki połączeniu produkcji elektrod i barier zamiast stosowania dwóch odrębnych substratów z tworzyw sztucznych, partnerzy projektu wykazali, że koszty wytwarzania tego typu urządzeń można znacznie obniżyć oraz umożliwić projektowanie znacznie cieńszych i bardziej elastycznych urządzeń.
Wyzwania i kolejne kroki
Zespół musiał zmierzyć się z wyzwaniem wyprodukowania niezwykle cienkiej, czystej i gładkiej elektrody oraz folii barierowych. Urządzenia optoelektroniczne są wyposażone w aktywne warstwy o grubości kilkuset nanometrów, co oznacza, że nawet maleńka drobinka kurzu czy drobne nierówności powierzchni mogą mieć wpływ na sprawność urządzenia albo skutkować skróceniem okresu trwałości oraz nierównym i mniej efektywnym oświetleniem.
Mimo formalnego zakończenia prac nad projektem TREASORES w październiku 2015 r. partnerzy nadal zmagają się z tymi wyzwaniami, przygotowując patenty technologiczne, i dążą do pełnej komercjalizacji swoich nowatorskich urządzeń. Łącznie projekt otrzymał nieco ponad 9 mln EUR dofinansowania ze środków UE.
Autor: CORDIS (www.cordis.europa.eu)
