Flexible organische und großflächige Elektronik voranbringen

Mittels neuer Anwendungen und Lösungen eröffnet das EU-finanzierte Projekt RoLA-FLEX neue Marktchancen für organische und großflächige Elektronik.

Industrielle Technologien

Organische und großflächige Elektronik birgt das Potenzial, die Unterhaltungselektronik zu revolutionieren, einschließlich Smartphones, tragbare Geräte und elektronische Displays. „Aus kohlenstoffbasierten Materialien hergestellte Bauteile für organische und großflächige Elektronik sind günstiger und weniger toxisch als herkömmliche siliziumbasierte Elektronik und bieten flexible Formfaktoren“, sagt Ioanna Zergioti, Professorin an der Nationalen Technischen Universität Athen. Organische und großflächige Elektronik eignen sich zwar ideal für Anwendungen, die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit erfordern, ihre Marktdurchdringung wurde jedoch durch eine Reihe wissenschaftlicher und technischer Herausforderungen eingeschränkt. Aber dank Initiativen wie dem EU-finanzierten Projekt RoLA-FLEX beginnt sich dies zu ändern. Unter Beteiligung von Wissenschaft und Industrie und mit Schwerpunkt auf fortgeschrittenen Werkstoffen und laserbasierten Verfahren wurden projektintern innovative Lösungen für die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Leistung und Lebensdauer von organischer und großflächiger Elektronik entwickelt. „Im Rahmen des Projekts RoLA-FLEX wurde wesentlich dazu beigetragen, den Technologie-Reifegrad von organischer und großflächiger Elektronik zu erhöhen“, fügt Zergioti hinzu, die als Projektkoordinatorin fungierte. „Die von uns entwickelten Anwendungen eröffnen neue Marktchancen und erfüllen echte Marktbedürfnisse.“

Solarmodule effizienter gestalten

Zergioti zufolge geht die Wirkung des Projekts weit über das Labor hinaus, erreicht die Industrie unmittelbar und prägt die Zukunft von organischer und großflächiger Elektronik. „Die erschlossenen Anwendungen bieten eine nahtlos integrierte und stets verfügbare Quelle für grüne Energie sowie dünnere, leichtere und flexible tragbare Geräte, die sich der Nutzerschaft anpassen können und nicht umgekehrt“, kommentiert sie. Eine dieser Anwendungen ist eine organische Photovoltaik (OPV) mit innovativen organischen Halbleitern, die hohe Leistung und Stabilität in einer leichten und flexiblen Konfiguration versprechen. Dazu setzten die Forschenden innovative laserbasierte Verfahren für die Metallisierung und Vernetzung dieser organischen Photovoltaik ein. Insgesamt konnte durch das Projekt die Lebensdauer der organischen Photovoltaik um das Fünffache verbessert werden. „Die Steigerung des Wirkungsgrads der Energieumwandlung um 12 % für OPV-Anwendungen und insgesamt für grüne Energie ist ein großer Erfolg“, bemerkt Zergioti.

Flexible Lösungen für tragbare Geräte

Im Bereich der tragbaren Geräte wurde im Rahmen des Projekts RoLA-FLEX ein Prototyp eines OLCD/OTFT-Displays (Organic LCD/Organic Thin Film Transistors) konzipiert. OLCD ist eine innovative Displaytechnologie, die gekrümmte Formfaktoren unterstützt und gleichzeitig die Infrastruktur der LCD-Herstellung wiederverwendet. OTFT sind die Grundbausteine flexibler integrierter Schaltkreise und Displays und bieten im Vergleich zu den auf Silizium basierenden Displays eine überlegene mechanische Flexibilität, Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen und kostengünstige Herstellung. Im Projektverlauf haben die Forschenden erfolgreich den Betrieb integrierter Gate-Treiber auf flexiblen Substraten zur Ansteuerung der OTFT-Rückwandplatine demonstriert, ein innovativer Ansatz, der die Leistung verbessert und die Einfassungen des Displays nahezu eliminiert. Abschließend wurde ein funktionsfähiges gebogenes Display zusammengebaut und in einem Konzept demonstriert, das in Richtung Kommerzialisierung weiterentwickelt werden soll. „Dieses OLCD-Display wird in eine intelligente Uhr integriert und bietet eine überragende Leistung in Bezug auf Helligkeit und Kontrast, eine längere Lebensdauer und ein innovatives gebogenes Design“, so Zergioti.

Signifikante Fortschritte bei organischer und großflächiger Elektronik

Während alle diese Einzelerfolge auf spezifische wissenschaftliche und technische Herausforderungen abzielen, stellen sie in ihrer Gesamtheit einen großen Fortschritt für den Einsatz von organischer und großflächiger Elektronik dar. „Über das Projekt RoLA-FLEX wurden bedeutende Fortschritte und Errungenschaften im Bereich der flexiblen organischen und großflächigen Elektronik erzielt“, so Zergioti abschließend. Das Projektteam hat diese Ergebnisse auf 12 internationalen Konferenzen und durch die Veröffentlichung von mehr als einem Dutzend wissenschaftlicher Artikel mit gegenseitiger Begutachtung vorgestellt.

Schlüsselbegriffe

RoLA-FLEX, Organische und großflächige Elektronik, grüne Energie, Unterhaltungselektronik, laserbasierte Prozesse, Solarzellen, tragbare Geräte

Roll-2-Roll and Photolithography post-processed with LAser digital technology for FLEXible photovoltaics and wearable displays

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Solarmodule effizienter gestalten

Flexible Lösungen für tragbare Geräte

Signifikante Fortschritte bei organischer und großflächiger Elektronik

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