Stabila organiska solceller för IoT applikationer
- Diarienummer
- ID20-0105
- Projektledare
- Gao, Feng
- Start- och slutdatum
- 210101-241231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Digitaliseringen av samhället ökar exponentiellt och antalet sensorer som samlar in den data som behövs inom Internet of Things (IoT) ökar kraftigt. Sensorerna strömförsörjs i dag med batterier och behovet av att byta batterier efter några år begränsar starkt utvecklingen. Högpresterande organiska solceller (OSC) lämpar sig mycket väl för att ersätta batterierna tack vare hög verkningsgrad vid typisk inomhusbelysning kombinerat med ett lågt klimatavtryck. Nyligen publicerade de sökande ett genombrott inom OSC för IoT-applikationer med 26.1% verkningsgrad under LED belysning. Den största utmaningen för storskalig kommersialisering av OSC för IoT är livstiden, vilken detta projekt fokuserar på. Vi kommer att identifiera de avgörande degraderingsmekanismerna och genom denna nya förståelse tillverka OSC med hög verkningsgrad och lång livstid genom vedertagen tryckteknologi. Genom ett tätt samarbete mellan industri och akademi kommer detta doktorandprojekt att signifikant snabba på spridningen av ny teknologi i samhället. I projektet sammanförs ett av de ledande centrumen för organisk elektronik, Linköpings Universitet, med det ledande bolaget inom kommersialisering av OSC för IoT applikationer, Epishine. Samarbetet inom projektet kommer att leda till ett nytt paradigm för att realisera långtidsstabilitet för högpresterande OSC för IoT-applikationer.
Populärvetenskaplig beskrivning
Internet of Things (IoT) revolutionen står för dörren med en enorm digitalisering av vårt samhälle. IoT består av små uppkopplade sensorer som möjliggör allt från fastighetsautomation och styrning av uppvärmning och ventilation till Industri 4.0. För att kunna mäta och skicka data behöver alla dessa sensorer försörjas med billig och klimatvänlig energi. I dag begränsas utbyggnaden av IoT av behovet att byta batterier, vilket medför en stor underhållskostnad samt resulterar i en enorm åtgång av batterier. Alternativet till batterier är energy harvesting, där energi från omgivningen ersätter batteriet. De dominerande teknologierna för energy harvesting är termisk, vibrationell, RF samt ljusbaserade. I inomhusmiljöer, där IoT är på väg framåt snabbast, är ljusbaserad energy harvesting den källa som kan tillgodose energibehovet. Bland solcellsteknologierna är organiska solceller den teknologi med störst potential för att möte kraven på hög verkningsgrad inomhus kombinerat med lågt klimatavtryck och giftfria produkter. Därför strävar detta industriella doktorandprojekt mot att brygga gapet mellan labb och industriell produktion av nästa generations högpresterande organiska solceller. Nyligen demonstrerade de sökande ett nytt rekord med en verkningsgrad på 26.1% för organiska solceller vid typisk inomhusbelysning. Epishine har en utvecklat en dedikerad produktionsprocess för organiska solceller för inomhusapplikationer och nästa steg är att överföra de nya materialen med hög verkningsgrad till produktionsprocessen. Den största utmaningen i den överföringen är att garantera tillräcklig livstid i solcellerna, då de trycks och processas i luft där de högpresterande materialen riskerar att degradera på grund av reaktioner med syret i luften. Inom detta doktorandprojekt kommer vi att identifiera designregler och processvillkor för att undvika att materialen oxiderar och därmed nå tillräcklig livstid i solcellerna för integration i IoT produkter. Vid projektets slut har vi som mål att leverera stabila och högpresterande state of the art organiska solcellesmoduler för energy harvesting inomhus tillverkade i en industriell tryckprocess.