Projekti / Programi
Tiskane TiO2-plasti za optoelektronske elemente
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
TiO2-pasta, funkcionalna tiskarska barva, TiO2-plast, sitotisk, kapljični tisk, optoelektronski element, elektrokemijska sončna celica, fotonapetostni modul
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
28464 |
dr. Mateja Hočevar |
Kemija |
Vodja |
2011 - 2013 |
69 |
Organizacije (1)
Povzetek
Tematika raziskovalnega projekta se nanaša na področje raziskav in razvoja materialov za tiskano optoelektroniko in zajema tako pripravo in karakterizacijo novih formulacij TiO2-past ter funkcionalnih tiskarskih barv kot tudi integracijo tiskanih TiO2-plasti v optoelektronske elemente (elektrokemijske sončne celice, elektrokemijske fotonapetostne module in optoelektronske prikazovalnike).
Prvi cilj projekta je razvoj TiO2-past in funkcionalnih tiskarskih barv z reološkimi lastnostmi, ki so primerne za tiskanje s sitotiskom in kapljičnim tiskom in hkrati omogočajo pripravo TiO2-plasti pri nizki temperaturi (pod 250 °C) in s tem izdelavo cenovno ugodnih upogljivih optoelektronskih elementov. Raziskave bodo usmerjene v izdelavo sol-gel matrik, ki bodo osnova tako za pripravo TiO2-past kot tudi funkcionalnih tiskarskih barv. Pri tem bodo uporabljene različne titanove izhodne spojine, kot so titanovi alkoksidi in titanove solí. Sledila bo integracija TiO2-nanodelcev v sol-gel matrike, tiskanje novo razvitega materiala na upogljive podlage in nizkotemperaturna (pod 250°C) obdelava. Tiskane plasti bodo obsevane tudi z UV-svetlobo, pri čemer bodo izkoriščene fotokatalitske lastnosti TiO2-nanodelcev, ki zagotavljajo razkroj organskih aditivov v pasti/barvi. Raziskave novih materialov bodo podprte s kemijsko, strukturno in morfološko analizo tiskanih plasti ter z opredelitvijo njihovih električnih in optičnih lastnosti.
Drugi cilj projekta je zasnova in izdelava upogljivega optoelektronskega elementa, ki bo osnovan na TiO2-plasteh, pripravljenih pri nizki temperaturi (pod 250 °C). Večji del raziskovalnega dela bo namenjen izdelavi elektrokemijskih sončnih celic in fotonapetostnih modulov na upogljivem substratu in ovrednotenju njihovih učinkovitosti delovanja pri obsevanju pod različnimi intenzitetami osvetlitve v širokem temperaturnem območju delovanja. Končni cilj projekta je izdelava sončne celice z učinkovitostjo pretvorbe nad 8 % in modula s 6 % učinkovitostjo pretvorbe pri obsevanju pod standardnimi testnimi pogoji (100 mW/cm2, AM 1.5, 25 °C). Poleg uporabe TiO2-plasti v elektrokemijskih sončnih celicah in modulih bo prikazana tudi možnost integracije TiO2-plasti v optoelektronske prikazovalnike.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru podoktorskega projekta sem se ukvarjala z razvojem novih materialov (sol-gel matrik, past, TiO2-plasti, …) za upogljive optoelektronske elemente. Rezultati raziskav so po mojem mnenju podali smernice za nadaljnji razvoj materialov za izdelavo »nizko-temperaturnih« past, kar je dodana vrednostna tako na področju materialov, nanoznanosti kot tudi na področju fotovoltaike, kot novost pa se je še zlasti izkazalo utrjevanje TiO2-plasti s kisikovo plazmo. Izredno zanimivost rezultatov so potrdili tudi ocenjevalci rokopisa z naslovom »Low-temperature versus oxygen plasma treatment of water-based TiO2 paste for dye-sensitied solar cells«, ki je bil objavljen v reviji »Journal of Sol-gel Science and Technology«. Pridobljeni rezultati so po mnenju recenzentov odmevni in lahko pripomorejo k razvoju novih tehnoloških rešitev na področju nanotehnologije in fotovoltaike. Številni pridobljeni rezultati so bili predstavljeni na petih konferencah, v dveh znanstvenih člankih ter objavljeni v poglavju monografske publikacije, izdane pri založbi Springer. Glede na zanimivost rezultatov, kot tudi aktualnost tematike, je upravičeno pričakovati veliko število citatov v prihodnjih letih. Raziskave v okviru projekta so odprla tudi nova sodelovanja s tujimi laboratoriji in utrdila že obstoječa sodelovanja.
Pomen za razvoj Slovenije
Izdelava optoelektronskih sistemov z nizko-cenovno (uporaba preprostih in cenenih materialov, nizkotemperaturna obdelava, …) in enostavno tehnologijo (sitotisk, kontinuirani postopek nanosa, …) je zaželen predpogoj za njihov hitrejši prodor v industrijsko proizvodnjo in v naše vsakdanje življenje. V okviru projekta sem se posvetila tem vprašanjem in se osredotočila na razvoj novega, enostavnega in energetsko učinkovitega načina priprave TiO2-paste, ki omogoča tisk TiO2-plasti in izdelavo učinkovite plasti že pri nizki temperaturi (pod 250 °C). Cilj projekta je bila namreč realizacija upogljivih sončnih celic na polimernih substratih. Preizkusen in uspešno uporabljen je bil tudi postopek utrjevanja s kisikovo plazmo, kar predstavlja novost na področju izdelave elektrokemijskih sončnih celic. Poenostavitev metode priprave paste in skrajšanje časa obdelave TiO2-plasti za uspešno integracijo v elektrokemijske sončne celice lahko nedvoumno štejemo kot dosežka, ki lahko znatno prispevata k uspešnem prenosu tega tipa sončnih celic v industrijo. Čeprav elektrokemijske sončne celice najverjetneje ne bodo nikoli primerne za oskrbovanje večjih porabnikov energije, vseeno pa njihova nizka cena in enostavna izdelava predstavljajo priložnost za slovensko industrijo pri proizvodnji posameznih specifičnih uporabniških izdelkov, ki potrebujejo šibkejši enosmeren vir napajanja in ne zahtevajo več desetletne življenjske dobe (npr. PV na nahrbtnikih, torbicah, šotorih, polnilci za mobilne telefone, tablice, napajanje kalkulatorjev, ur, itd.). Še večji izziv za industrijo pa ponuja enostavna integracija tiskanih sončnih celic v še bolj kompleksne tiskane sisteme (npr. senzor - baterija - sončna celica).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
