Rozwój technologii elastycznej elektroniki organicznej na dużych powierzchniach
Elektronika organiczna na dużych powierzchniach (OLAE) może stanowić prawdziwą rewolucję w sektorze elektroniki użytkowej, zmieniając rynki smartfonów, urządzeń ubieralnych i wyświetlaczy elektronicznych. „Wykonane z materiałów na bazie węgla urządzenia tego rodzaju są tańsze i mniej toksyczne niż tradycyjna elektronika oparta na krzemie, a dodatkowo mogą występować w wielu kształtach i formach”, wyjaśnia Ioanna Zergioti, wykładowczyni Narodowego Uniwersytetu Technicznego w Atenach. Choć tego typu urządzenia są idealne do zastosowań wymagających elastyczności i możliwości dostosowania kształtu, ich popularyzację utrudnia szereg wyzwań naukowych i inżynieryjnych. Dzięki inicjatywom takim jak finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt RoLA-FLEX sytuacja zaczyna się jednak zmieniać. Skupiając podmioty ze środowiska akademickiego oraz świata przemysłu, a także koncentrując się na zaawansowanych materiałach i procesach laserowych, zespół projektu opracował innowacyjne rozwiązania wyzwań związanych z wydajnością i żywotnością elektroniki organicznej na dużych powierzchniach. „Projekt RoLA-FLEX przyczynił się w znacznym stopniu do podniesienia poziomu gotowości technologicznej technologii OLAE", dodaje Zergioti, która pełniła funkcję koordynatorki projektu. „Opracowane przez nas rozwiązania otwierają nowe możliwości i odpowiadają na rzeczywiste potrzeby rynku”.
Zwiększanie wydajności paneli fotowoltaicznych
Według Zergioti, wpływ projektu wykracza daleko poza laboratorium i obejmuje kluczowe branże, przekładając się na przyszłość technologii OLAE. „Opracowane rozwiązania obejmują zintegrowane i zawsze dostępne źródło zielonej energii, a także cieńsze, lżejsze i elastyczne urządzenia ubieralne, które dostosowują się do użytkownika”, wyjaśnia. Jednym z rozwiązań są organiczne ogniwa fotowoltaiczne wykorzystujące innowacyjne półprzewodniki organiczne oferujące wysoką sprawność i stabilność przy zapewnieniu lekkiej i elastycznej konstrukcji. Aby je zrealizować, naukowcy zastosowali innowacyjną obróbkę laserową w celu metalizacji i łączenia ogniw. Prace w ramach projektu przyczyniły się do znaczącego wzrostu osiągów tego rodzaju ogniw – wydajność wzrosła pięciokrotnie w całym okresie eksploatacji. „Osiągnięcie 12-procentowego wzrostu sprawności przetwarzania energii w ogniwach organicznych i innych rozwiązaniach w zakresie zielonej energii jest dużym osiągnięciem”, zauważa Zergioti.
Elastyczne rozwiązania dla urządzeń ubieralnych
W kontekście urządzeń ubieralnych opracowanych w ramach projektu RoLA-FLEX powstał prototyp organicznego wyświetlacza ciekłokrystalicznego oraz opartego na tranzystorach cienkowarstwowych (OLCD/OTFT). OLCD to innowacyjna technologia wyświetlania, która umożliwia budowę zakrzywionych wyświetlaczy wytwarzanych na liniach produkcyjnych wykorzystywanych do produkcji konwencjonalnych wyświetlaczy LCD. Organiczne tranzystory cienkowarstwowe są podstawowymi elementami składowymi elastycznych układów scalonych i wyświetlaczy. Zapewniają doskonałą elastyczność mechaniczną, działają w niskich temperaturach i charakteryzują się niską ceną produkcji w porównaniu do odpowiedników opartych na krzemie. W ramach projektu naukowcy zademonstrowali działanie zintegrowanych sterowników bramek na elastycznych podłożach wykorzystanych do sterowania płytą OTFT, co stanowi innowacyjne podejście poprawiające osiągi i umożliwiające niemal całkowite wyeliminowanie ramki wyświetlacza. Zespół opracował także funkcjonalny zakrzywiony wyświetlacz, który został zaprezentowany w prototypowym produkcie. Badacze zamierzają skupić się na jego dalszym rozwoju oraz komercjalizacji. „Wyświetlacz OLCD zostanie połączony z inteligentnym zegarkiem i będzie oferował doskonałe osiągi w zakresie jasności i kontrastu, dłuższą żywotność i innowacyjny, zakrzywiony kształt”, zauważa Zergioti.
Znaczący rozwój technologii OLAE
Choć poszczególne osiągnięcia dotyczą konkretnych wyzwań naukowych i inżynieryjnych, razem stanowią znaczący postęp w rozwoju technologii OLAE. „Projekt RoLA-FLEX zaowocował znaczącym postępem oraz wieloma osiągnięciami związanymi z elastyczną elektroniką organiczną na dużych powierzchniach", podsumowuje Zergioti. Osiągnięcia projektu zostały zaprezentowane podczas dwunastu międzynarodowych konferencji oraz w ramach kilkunastu recenzowanych artykułów naukowych.
Słowa kluczowe
RoLA-FLEX, elektronika organiczna na dużych powierzchniach, OLAE, zielona energia, elektronika użytkowa, procesy laserowe, panele słoneczne, urządzenia ubieralne
