Celle solari stampate per trasformare la produzione di elettronica

Il settore emergente dell’elettronica organica sta già modificando il modo in cui utilizziamo la tecnologia. Dai display a diodi fotoemittenti, utilizzati nei televisori, computer e telefoni cellulari, ai pannelli che convertono la luce solare in elettricità, gli istituti di ricerca e le aziende si stanno concentrando sempre più sul potenziale di queste applicazioni. Enter SmartLine e CORNET sono i progetti finanziati dall’UE che affrontano la questione della produzione in questo settore.

Come spiegato in un comunicato stampa di Organic Electronic Technologies (OET), un team di ricerca e sviluppo sostenuto da SmartLine ha registrato un’efficienza del 7,4 % per una «cella OPV (fotovoltaica organica) a singola giunzione basata su un polimero stampato completamente roll-to-roll (R2R)». Il team di OET, uno dei partner di SmartLine, spera di raggiungere un’efficienza del 9 % nelle celle OPV entro il 2021. Citato nello stesso comunicato stampa, l’amministratore delegato della società afferma che «il nuovo risultato sostiene gli sforzi per la produzione in serie di pannelli OPV fino a 1.000.000 m2 all’anno, con la realizzazione di vari progetti pilota dimostrativi nel 2021».

Flessibilità ed efficienza in termini di costi

Sebbene le OPV non siano attualmente altrettanto efficienti nel generare elettricità quanto le celle solari a base di silicio, le loro prestazioni sono migliorate negli ultimi anni. Il fatto che possano essere create rapidamente su schede di plastica sottili utilizzando processi di stampa consolidati le rende appetibili a causa dei costi di produzione ridotti. È inoltre possibile attaccarle praticamente su qualsiasi superficie o oggetto per disporre di una sorgente di alimentazione già pronta. Pertanto, l’attuazione delle OPV potrebbe essere allargata a prodotti di consumo esistenti e nuovi in una vasta gamma di settori. Dal comunicato stampa si evince inoltre che questi includono «energia, illuminazione, display e superfici, circuiti elettronici, tutti i (bio)sensori, dispositivi indossabili, TIC [e] IoT». Tuttavia, l’accettazione da parte del mercato dell’elettronica organica/macroelettronica (OLAE, organic/large area electronics) è ritardata a causa di diverse sfide, come riepilogato sul sito web del progetto SmartLine.

Tra questi problemi figurano controllo insufficiente delle proprietà di materiali e dispositivi, basso rendimento del processo, affidabilità limitata e consumo elevato di risorse, aumento degli sprechi e costi elevati. Per risolvere le suddette questioni, SmartLine fornirà soluzioni industriali pratiche per raggiungere un miglioramento nella produzione di dispositivi OLAE. Il sito web del progetto spiega: «Svilupperà sofisticate soluzioni di metrologia e controllo non distruttive e robuste in linea per la stampa R2R e processi OVPD [organic vapour phase deposition, deposizione organica in fase di vapore] per misurazioni tracciabili delle proprietà e della qualità di nano-strati e dispositivi altamente integrati durante la propria fabbricazione».

SmartLine (Smart in-line metrology and control for boosting the yield and quality of high-volume manufacturing of Organic Electronics) digitalizzerà e trasformerà i processi produttivi anche in altri settori, quali quello delle pellicole sottili (per es. pellicole funzionali, rivestimenti antimicrobici e decorativi, barriere), quello automobilistico, dei trasporti, dello spazio e della salute.

Convogliare le risorse

Grazie al loro promettente futuro, l’ottimizzazione di OLAE viene affrontata anche da CORNET (Multiscale modelling and characterization to optimize the manufacturing processes of Organic Electronics materials and devices). L’obiettivo è sviluppare un «unico ambiente per l’innovazione aperta nell’UE (OIE, Open Innovation Environment) che copra il triangolo di produzione, modellizzazione e sperimentazione», secondo il sito web del progetto CORNET. Per raggiungere questo obiettivo, il progetto svilupperà una piattaforma OIE sostenibile e una banca dati OIE.

CORNET collegherà le funzionalità delle nanostrutture a funzionalità macroscopiche attraverso la caratterizzazione e modellizzazione multiscala (da nano a macro). Di conseguenza, sarà possibile produrre dispositivi e sistemi OLAE su misura per la dimostrazione in applicazioni industriali, come il settore automobilistico e le serre.

Per ulteriori informazioni, si consulti:
sito web del progetto SmartLine
sito web del progetto CORNET