太陽電池研究プラットフォームの自動化:よりグリーンなエネルギーのためのスマートラボ

今日の化学実験室は、懸命に働くのではなく、より賢く働くことを目的としています。再現性と速度の向上により、スループットと研究の質が向上しています。退屈で反復的な作業から解放され、科学者は最終的に仕事のより創造的な側面に集中できるようになりました。

この記事では、Daniel Chartrand 博士 (Ph.D.) を特集しています。彼がモントリオール大学 (U of M) で構築した自動化プラットフォーム。このプラットフォームは、より環境に優しく、よりクリーンなエネルギーのために、太陽電池に関する大学の研究を加速することを目的としています。

博士。 Chartrand は、不活性雰囲気のエンクロージャー内で小型テスト太陽電池の製造と特性評価を自動化する必要がありました。

太陽電池

太陽電池は、光または光子が半導体材料に吸収されて電気に変換されるときにエネルギーを生成します。太陽電池デバイスは、ソーラーパネルの電気的ビルディングブロックです。クリーンエネルギーの生成に一般的に使用され、光を検出してその強度を測定することもできます。

太陽電池の生産は、材料とエネルギーを消費するため、常に環境に優しいとは限りません。そのため、世界中の研究者がそれらを生成するためのより良い方法を模索しています.

Chartrand 博士のシステムは、U of M 化学研究室の研究者に、新しい太陽電池材料と製造方法を探索するための高速自動化プラットフォームを提供します。

自動化の課題

この研究に必要なガラス基板はデリケートです。それぞれは、まったく同じ条件下で、不活性雰囲気チャンバー内で注意深く取り扱わなければなりません。この課題には、狭いスペースで操縦できる小型、コンパクトでありながら高精度のロボットが必要でした。さらに、プラットフォームのコンポーネントは、手頃な価格で信頼性が高く、使いやすいものである必要がありました。

解決策

ロボットコンポーネントとして、Chartrand 博士は世界最小の 6 軸ロボットアームである Meca500 を選択しました。ロボットを直線軸に取り付けることで、より大きなロボットを使用した場合に得られる可能性を超えて、リーチが大幅に向上しました。ロボットの精密で再現性のあるポジショニングにより、視覚やその他の手段を使用した位置合わせシステムが不要になりました。

手動からロボット化された動きへ

まず、ロボットはラックをベースに置きます。次に、ガラス基板をベースからスピンコーターに移します。次に、リキッドハンドラーでガラス基板上に液体を調合・塗布した後、加熱板でアニーリング（熱処理）します。設定された時間になると、ロボットはプレートからガラス基板を取り外し、裏返し、トレイに置きます。トレイはいっぱいになると、ロボットによって金属蒸着用の真空チャンバーにロードされます。

メリット

このプラットフォームのおかげで:スループットが 10 倍に増加 .微細で再現性のある動きが可能であり、溶液の調製やアニーリング時間も可変です。これは、より高い研究品質につながります。何よりも、Chartrand 博士の自動化により、研究者は退屈で反復的な作業から解放され、環境に配慮した革新に集中できるようになります。

シャルトラン博士について

Daniel Chartrand 博士は博士号を取得しています。モントリオール大学で錯体化学の博士号を取得し、過去 14 年間勤務しています。彼は現在、化学科の材料および分子の光活性分析研究所 (LAMP) の研究顧問です。 Chartrand 博士は、ロボットによるソーラーデバイスの特性評価など、分析技術のスループットを向上させるための自動化の設計と実装に情熱を注いできました。

モントリオール大学

モントリオール大学は、世界有数の研究大学の 1 つです。 1878 年にケベック州モントリオールに設立されたこの大学は、知識の最前線に立ち、社会の健康に貢献することを目指しています。この目標により、大学は最先端の研究のために、2019年にMILキャンパスとして知られる新しい最先端の科学複合施設を発足させました。詳細>