Wetenschap
Binnen TREASORES ontwikkelde flexibele OLED-lichtbronnen op transparante elektroden. Deze OLED's zijn gemaakt door Fraunhofer FEP met behulp van een roll-to-roll-proces. Krediet:Fraunhofer FEP
In november 2012 het TREASORES-project (Transparent Electrodes for Large Area Large Scale Production of Organic Optoelectronic Devices) begon met het doel technologieën te ontwikkelen om de productiekosten van organische elektronische apparaten zoals zonnecellen en LED-verlichtingspanelen drastisch te verlagen. Gefinancierd met 9 miljoen euro van de Europese Commissie en nog eens 6 miljoen euro van de projectpartners, het project heeft sindsdien zeven octrooiaanvragen opgeleverd, een tiental peer-reviewed publicaties en leverde input aan internationale normalisatie-organisaties.
Het belangrijkste is, het project heeft productieprocessen ontwikkeld en opgeschaald voor verschillende nieuwe transparante elektrode- en barrièrematerialen voor gebruik in de volgende generatie flexibele opto-elektronica. Drie van deze elektroden-op-flexibele substraten die ofwel koolstof nanobuisjes, metaalvezels of dun zilver worden ofwel al commercieel geproduceerd, of naar verwachting vanaf dit jaar. De nieuwe elektroden zijn getest met verschillende soorten opto-elektronische apparaten met rollen van meer dan 100 meter lang, en bijzonder geschikt bevonden voor lichtbronnen en zonnecellen van de volgende generatie. De rol OLED-lichtbronnen met het projectlogo is gemaakt met behulp van roll-to-roll-technieken bij het Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology (Fraunhofer FEP) op een dunne zilverelektrode ontwikkeld binnen het project door Rowo Coating GmbH. Dergelijke verwerkingstechnieken beloven in de toekomst lichtbronnen en zonnecellen veel goedkoper te maken, maar vereisen flexibele en transparante elektroden en waterondoorlatende barrières - die ook zijn ontwikkeld door het TREASORES-project. De elektroden uit het project zijn technisch minstens zo goed als de elektroden die nu worden gebruikt (gemaakt van indiumtinoxide, ITO), maar zal goedkoper te produceren zijn en niet afhankelijk zijn van de invoer van indium. Tomasz Wanski van de Fraunhofer FEP zei dat vanwege de nieuwe elektroden, de OLED-lichtbron was zeer homogeen over een groot gebied, het bereiken van een efficiëntie van 25 lumen per watt - net zo goed als het veel langzamere productieproces van vel tot vel voor gelijkwaardige apparaten. In de loop van het project, nieuwe testmethoden werden ontwikkeld door het National Physical Laboratory in het VK om ervoor te zorgen dat de elektroden nog steeds zouden werken nadat ze herhaaldelijk waren gebogen - een test die een standaard in het veld zou kunnen worden.
Een ander resultaat van het project is de ontwikkeling, testen en productie opschalen van nieuwe benaderingen van transparante barrièrefolies (plastic lagen die voorkomen dat zuurstof en waterdamp de gevoelige organische elektronische apparaten bereiken). Er werden hoogwaardige, goedkope barrières geproduceerd en de verwachting is dat het Zwitserse bedrijf Amcor Flexibles Kreuzlingen deze technologie na verdere ontwikkeling zal toepassen. Dergelijke hoogwaardige barrières zijn essentieel om de lange levensduur van het apparaat te bereiken die nodig is voor commercieel succes - zoals bevestigd door een levenscyclusanalyse (LCA) die tijdens het project is voltooid, zonnecellen zijn alleen economisch of ecologisch de moeite waard als zowel het rendement als de levensduur hoog genoeg zijn. Door de productie van barrières te combineren met elektroden (in plaats van twee afzonderlijke plastic substraten te gebruiken), het project heeft aangetoond dat de productiekosten verder kunnen worden verlaagd en dat apparaten dunner en flexibeler kunnen worden gemaakt.
Flexibele stoffen elektroden werden geproduceerd in een roll-to-roll-proces door ingebouwde geweven metalen draden. Dit resulteert in een transparante en flexibele elektrode met een zeer lage elektrische weerstand en een hoge totale optische transmissie door het zichtbare en nabij-infraroodspectrum. Krediet:Sefar AG
De belangrijkste uitdaging voor het project was om de barrière- en elektrodefolie extreem vlak te maken, glad en schoon. Opto-elektronische apparaten hebben actieve lagen van slechts een paar honderd nanometer (minder dan één procent van de breedte van een mensenhaar), en zelfs kleine onregelmatigheden aan het oppervlak of onzichtbaar kleine stofdeeltjes kunnen de opbrengst van het apparaat verpesten of leiden tot ongelijkmatige verlichting en korte levensduur.
Het TREASORES-project verenigde negen bedrijven met zes onderzoeksinstituten uit vijf landen en werd geleid door Frank Nüesch van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap en -technologie (Empa). "Ik kijk er erg naar uit om in 2016 de eerste commerciële producten te zien die gemaakt zijn met materialen uit het project", zegt Nüsch.
Michael Niggemann, Chief Technology Officer voor Eight19 Ltd in het Verenigd Koninkrijk zei:"Het TREASORES-project was een succes voor Eight19 omdat het een belangrijke bijdrage leverde aan de verlaging van de productiekosten van de plastic zonnecellen van Eight19. Dit werd bereikt door de op maat gemaakte ontwikkeling en opschaling van goedkope barrières en elektroden in het projectconsortium. Het is een essentiële stap in de richting van de commercialisering van de organische fotovoltaïsche technologie van Eight19, gebaseerd op technologie die in Europa is ontwikkeld en geproduceerd."
Het onderzoek dat tot deze resultaten heeft geleid, heeft financiering ontvangen van het Zevende Kaderprogramma van de Europese Unie (FP7/2007-2013) onder subsidieovereenkomst 314068.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com