Zoncelonderzoek revolutie: geautomatiseerde slimme lab aan Universiteit Montreal

Vandaag de dag gaan chemielabos over slimmer werken, niet harder. Hogere reproduceerbaarheid en snelheid verhogen doorvoer en onderzoeksgehalte. Niet meer bezwaren met saaie, herhalende taken, worden wetenschappers eindelijk bevrijd om zich te richten op meer creatieve aspecten van hun werk.

Dit artikel presenteert 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 op zonnecellen te versnellen, voor groenere, schonere energie.

 

Dr. Chartrand moest de fabricatie en karakterisatie van kleine test zonnecellen in inerte atmosfeer behuizingen automatiseren.

 
Zonnecellen

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

Zonnecelproductie is niet altijd milieuvriendelijk vanwege de materialen en energie die het verbruikt. Daarom zoeken onderzoekers wereldwijd naar betere manieren om ze te produceren.

Dr. Chartrand's systeem biedt onderzoekers aan de U of M chemielab een snel automatiseringsplatform om nieuwe zonnecelmaterialen en productiemethoden te verkennen.

 

Automatiseringsuitdagingen

De glas substrates die voor dit onderzoek nodig zijn, zijn gevoelig. Elke moet zorgvuldig worden behandeld binnen een inerte atmosfeerkamer onder precies dezelfde condities. Deze uitdaging riep een kleine, compacte, maar hoogprecieze robot op die in een krappe ruimte kan manouvreren. Daarnaast moesten de componenten van het platform betaalbaar, maar hoogbetrouwbaar en gemakkelijk te gebruiken zijn.

Oplossingen

Voor de robotcomponent selecteerde Dr. Chartrand de terwerelds kleinste zes-as robotarm, de Meca500. Het monteren van de robot op een lineaire as vergrootte zijn reikwijdte aanzienlijk, verder dan wat mogelijk zou zijn geweest met een grotere robot. De minuut en reproduceerbare positionering van de robot verwijderde de noodzaak voor een uitlijningssysteem met visie of andere middelen.

Van handmatig naar gerobotiseerde bewegingen

 Eerst plaatst de robot een rek op zijn basis. Vervolgens overbrengt het een glas substrate van de basis naar de spin-coater. Vervolgens bereidt een vloeistofhandler voor en deposeert vloeistoffen op het glas substrate, gevolgd door een verwarmingsplaat voor annealing (warmtebehandeling). Zodra een ingestelde tijd bereikt is, verwijdert de robot het glas substrate van de plaat, keert het om, en deposeert het in een bak, die eenmaal vol is, wordt geladen door de robot in een vacuümkamer voor metaaldepositie.    

Voordelen

Dankzij dit platform: Doorvoer is verhoogd met een factor 10. Minuut, reproduceerbare bewegingen zijn mogelijk, evenals variabele oplossingsvoorbereidingen en annealing tijden. Dit vertaalt zich in hogere onderzoeksgehalte. Bovenal, bevrijdt Dr. Chartrand's automatisering onderzoekers van de tedieuze, herhalende aspecten van hun werk, zodat ze zich kunnen richten op innoveren, 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 een Research Advisor aan de Afdeling Chemie's Laboratorium voor Analyse van Materialen en Moleculen Fotoactiviteit (LAMP). Dr. Chartrand heeft een passie ontwikkeld voor het ontwerpen en implementeren van automatisering om de doorvoer van analytische technieken te verbeteren, zoals deze gerobotiseerde karakterisatie van zonnecelapparaten.

De Universiteit van Montreal

De Université de Montréal is een van 's werelds toonaangevende onderzoeksuniversiteiten. Opgericht in 1878, in Montreal, Quebec, streeft de universiteit ernaar bij te dragen aan maatschappelijke welvaart door zich aan de voorhoede van kennis te plaatsen. Met dit doel heeft de universiteit in 2019 een nieuw state-of-the-art wetenschapscomplex geopend, de MIL Campus, voor pioniersonderzoek. Meer informatie >

Meer informatie over Mecademic's producten en oplossingen

Klaar om te ontdekken hoe onze producten en oplossingen uw productiedoorvoer kunnen verhogen binnen de kleinst mogelijke voetafdruk, zonder in te boeten op precisie of reikwijdte?

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

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

---