Органическая электроника: Устойчивость на всем этапе жизненного цикла

Органическая электроника может сделать решающий вклад в декарбонизацию и, в то же время, помочь сократить потребление редких и ценных сырьевых материалов. Для этого необходимо не только дальше развивать производственные процессы, но также разрабатывать технические решения для переработки уже на стадии исследований в лаборатории.

Ученые по материаловедению из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) сейчас совместно с исследователями из Великобритании и США продвигают эту концепцию цикличности. Органические электронные компоненты, такие как солнечные модули, обладают несколькими выдающимися характеристиками. Они могут быть применены в чрезвычайно тонких слоях на гибких материалах-носителях и, следовательно, имеют более широкий спектр применения, чем кристаллические материалы.

Поскольку их фотоактивные вещества основаны на углероде, они также способствуют сокращению потребления редких, дорогостоящих и иногда токсичных материалов, таких как иридий, платина и серебро. Органические электронные компоненты переживают значительный рост в особенности в области технологий OLED, прежде всего для телевизоров или компьютерных экранов. "С одной стороны, это прогресс, но с другой стороны, это вызывает некоторые проблемы", говорит профессор доктор Кристоф Брабек, заведующий кафедрой материаловедения в Университете Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) и директор Гельмгольцевского института Эрланген-Нюрнберг для возобновляемой энергетики (HI ERN).

Как материаловед, Брабек видит опасность в том, что экологически безопасные технологии постоянно интегрируются в архитектуру устройств, которая в целом не является устойчивой. Это касается не только электронных устройств, но и органических сенсоров в текстильных материалах, которые имеют крайне короткий срок службы. Брабек говорит: "Прикладные исследования, в частности, должны намечать курс, чтобы обеспечить, чтобы электронные компоненты и все их отдельные части оставляли как можно меньший экологический след на протяжении всего их жизненного цикла". Более эффективный синтез и более надежные материалы Дальнейшее развитие самой органической электроники играет здесь ключевую роль, так как новые материалы и более эффективные производственные процессы приводят к сокращению затрат и энергии во время производства.

"По сравнению с обычными полимерами, производственный процесс для фотоактивного слоя требует значительно больше энергии, так как он осаждается в вакууме при высоких температурах", - поясняет Брабек. Исследователи предлагают более дешевые и экологически безопасные процессы, такие как осаждение из водных растворов и печать с использованием струйной печати. Брабек говорит: "Одна из главных проблем - это разработка функциональных материалов, которые можно обрабатывать без токсичных растворителей, вредных для окружающей среды".

В случае OLED-экранов, струйная печать также предоставляет возможность замены драгоценных металлов, таких как иридий и платина, органическими материалами. Помимо эффективности, важна стабильность работы материалов. Комплексная защита требуется для защиты вакуумно осажденных углеродных слоев органических солнечных модулей, которые могут составлять до двух третей их общей массы. Более надежные сочетания материалов могут способствовать существенной экономии материалов, веса и энергии.

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов