Een onderzoeksplatform voor zonnecellen automatiseren:een slim lab voor groenere energie

De scheikundelaboratoria van tegenwoordig gaan over slimmer werken, niet harder. Hogere reproduceerbaarheid en snelheid verhogen de doorvoer en de onderzoekskwaliteit. Niet langer opgezadeld met vervelende, repetitieve taken, worden wetenschappers eindelijk vrij om zich te concentreren op meer creatieve aspecten van hun werk.

Dit artikel bevat Dr. Daniel Chartrand, Ph.D. en het automatiseringsplatform dat hij bouwde aan de Universiteit van Montreal (U of M). Het platform is bedoeld om het onderzoek van de universiteit naar zonnecellen te versnellen, voor groenere, schonere energie.

Dr. Chartrand moest de fabricage en karakterisering van kleine testzonnecellen in behuizingen met een inerte atmosfeer automatiseren.

Zonnecellen

Zonnecellen wekken energie op wanneer licht, of fotonen, worden geabsorbeerd door halfgeleidende materialen en omgezet in elektriciteit. Zonnecelapparaten zijn de elektrische bouwstenen van zonnepanelen. Ze worden vaak gebruikt om schone energie te produceren, ze kunnen ook licht detecteren en de intensiteit ervan meten.

De productie van zonnecellen is niet altijd milieuvriendelijk vanwege de materialen en energie die het verbruikt. Daarom zoeken onderzoekers over de hele wereld naar betere manieren om ze te produceren.

Het systeem van Dr. Chartrand biedt onderzoekers van het chemielaboratorium U of M een snel automatiseringsplatform om nieuwe zonnecelmaterialen en productiemethoden te verkennen.

Automatiseringsuitdagingen

De glazen substraten die nodig zijn voor dit onderzoek zijn kwetsbaar. Elk moet zorgvuldig worden behandeld in een kamer met inerte atmosfeer onder precies dezelfde omstandigheden. Deze uitdaging vroeg om een ​​kleine, compacte, maar zeer nauwkeurige robot die in een krappe ruimte kon manoeuvreren. Daarnaast moesten de componenten van het platform betaalbaar, maar ook zeer betrouwbaar en gebruiksvriendelijk zijn.

Oplossingen

Voor de robotcomponent selecteerde Dr. Chartrand 's werelds kleinste zesassige robotarm, de Meca500. Door de robot op een lineaire as te monteren, werd het bereik aanzienlijk vergroot, verder dan wat mogelijk zou zijn bereikt met het gebruik van een grotere robot. De minutieuze en reproduceerbare positionering van de robot maakte een uitlijnsysteem met behulp van visie of andere middelen overbodig.

Van handmatige naar gerobotiseerde bewegingen

Eerst plaatst de robot een rek op zijn basis. Vervolgens brengt het een glassubstraat over van de basis naar de spincoater. Vervolgens bereidt en deponeert een liquid handler vloeistoffen op het glassubstraat, gevolgd door een verwarmingsplaat om te gloeien (warmtebehandeling). Zodra een ingestelde tijd is bereikt, verwijdert de robot het glassubstraat van de plaat, draait het om en deponeert het in een bak, die eenmaal vol door de robot in een vacuümkamer wordt geladen voor metaalafzetting.

Voordelen

Dankzij dit platform:De doorvoer wordt met een factor 10 verhoogd . Minutieuze, reproduceerbare bewegingen zijn mogelijk, evenals variabele oplossingsvoorbereidingen en gloeitijden. Dit vertaalt zich in een hogere onderzoekskwaliteit. Bovenal bevrijdt de automatisering van Dr. Chartrand onderzoekers van de vervelende, repetitieve aspecten van hun werk, zodat ze zich kunnen concentreren op innovatie, in dienst van het milieu.

Over Dr. Chartrand

Dr. Daniel Chartrand heeft een Ph.D. in Coördinatiechemie van de Universiteit van Montreal, waar hij de afgelopen veertien jaar heeft gewerkt. Hij is momenteel onderzoeksadviseur bij het Laboratorium voor de analyse van fotoactiviteit van materialen en moleculen (LAMP) van de afdeling Chemie. Dr. Chartrand heeft een passie ontwikkeld voor het ontwerpen en implementeren van automatiseringen om de doorvoer van analytische technieken te verbeteren, zoals deze gerobotiseerde karakterisering van zonne-apparaten.

De Universiteit van Montreal

De Université de Montréal is een van 's werelds toonaangevende onderzoeksuniversiteiten. De universiteit, opgericht in 1878 in Montreal, Quebec, wil bijdragen aan maatschappelijk welzijn door zichzelf in de voorhoede van kennis te plaatsen. Met dit doel heeft de universiteit in 2019 een nieuw ultramodern wetenschapscomplex ingehuldigd, bekend als de MIL Campus, voor baanbrekend onderzoek. Meer informatie>

Meer informatie over de producten en oplossingen van Mecademic

Klaar om te ontdekken hoe onze producten en oplossingen uw productiecapaciteit kunnen verhogen binnen de kleinst mogelijke footprint, zonder in te boeten aan precisie of bereik?

➡️ Ontdek onze producten:https://www.mecademic.com/en/products

➡️ Of neem direct contact met ons op om jouw demo te boeken!

---