태양 전지 연구 플랫폼 자동화:친환경 에너지를 위한 스마트 연구실

오늘날의 화학 연구실은 더 열심히 일하는 것이 아니라 더 똑똑하게 일하는 것에 관한 것입니다. 높은 재현성과 속도는 처리량과 연구 품질을 높이고 있습니다. 더 이상 지루하고 반복적인 작업에 얽매이지 않고 과학자들은 마침내 작업의 보다 창의적인 측면에 집중할 수 있습니다.

이 기사는 Dr. Daniel Chartrand, Ph.D. 그리고 그가 몬트리올 대학교(U of M)에서 구축한 자동화 플랫폼. 이 플랫폼은 보다 친환경적이고 깨끗한 에너지를 위한 태양 전지에 대한 대학의 연구를 가속화하기 위한 것입니다.

Dr. Chartrand는 불활성 분위기 인클로저에서 소형 테스트 태양 전지의 제조 및 특성화를 자동화해야 했습니다.

태양 전지

태양 전지는 빛 또는 광자가 반도체 물질에 흡수되어 전기로 변환될 때 에너지를 생성합니다. 태양 전지 장치는 태양 전지판의 전기 빌딩 블록입니다. 일반적으로 청정 에너지를 생산하는 데 사용되며 빛을 감지하고 강도를 측정할 수도 있습니다.

태양 전지 생산은 소비되는 재료와 에너지로 인해 항상 환경 친화적이지 않습니다. 그렇기 때문에 전 세계의 연구자들은 더 나은 생산 방법을 모색하고 있습니다.

Chartrand 박사의 시스템은 U of M 화학 연구실의 연구원들에게 새로운 태양 전지 재료 및 생산 방법을 탐색할 수 있는 빠른 자동화 플랫폼을 제공합니다.

자동화 과제

이 연구에 필요한 유리 기판은 섬세합니다. 각각은 정확히 동일한 조건에서 불활성 분위기 챔버 내부에서 조심스럽게 다루어야 합니다. 이 도전은 비좁은 공간에서 기동할 수 있는 작고 컴팩트하지만 매우 정밀한 로봇을 요구했습니다. 또한 플랫폼의 구성 요소는 저렴하면서도 신뢰성이 높고 사용하기 쉬워야 했습니다.

솔루션

로봇 부품으로 Dr. Chartrand는 세계에서 가장 작은 6축 로봇 팔인 Meca500을 선택했습니다. 선형 축에 로봇을 장착하면 더 큰 로봇을 사용하여 얻을 수 있는 것 이상으로 도달 범위가 크게 향상되었습니다. 로봇의 미세하고 재현 가능한 위치 지정 덕분에 비전이나 다른 수단을 사용하는 정렬 시스템이 필요하지 않았습니다.

수동 동작에서 로봇 동작으로

먼저 로봇은 베이스에 랙을 놓습니다. 그런 다음 유리 기판을 베이스에서 스핀 코터로 옮깁니다. 다음으로, 액체 핸들러는 유리 기판에 액체를 준비하고 증착한 다음 어닐링(열 처리)을 위한 가열판을 수행합니다. 설정된 시간에 도달하면 로봇이 판에서 유리 기판을 제거하고 뒤집은 다음 트레이에 증착합니다. 트레이는 가득 차면 로봇이 금속 증착을 위해 진공 챔버에 로드합니다.

장점

이 플랫폼 덕분에:처리량이 10배 증가 . 미세하고 재현 가능한 움직임이 가능하며 다양한 용액 준비 및 어닐링 시간도 마찬가지입니다. 이는 더 높은 연구 품질로 이어집니다. 무엇보다도 Dr. Chartrand의 자동화는 연구원들이 업무의 지루하고 반복적인 측면에서 벗어나 환경을 위해 혁신에 집중할 수 있도록 합니다.

Dr. Chartrand 소개

Daniel Chartrand 박사는 박사 학위를 보유하고 있습니다. 그는 지난 14년 동안 일해 온 몬트리올 대학에서 조정 화학을 전공했습니다. 그는 현재 화학부 재료 및 분자 광활성(LAMP) 분석 연구소의 연구 고문입니다. Chartrand 박사는 이 로봇화된 태양광 장치 특성화와 같은 분석 기술의 처리량을 향상시키기 위한 자동화 설계 및 구현에 대한 열정을 키워 왔습니다.

몬트리올 대학교

Université de Montréal은 세계 최고의 연구 대학 중 하나입니다. 1878년 퀘벡주 몬트리올에 설립된 이 대학은 지식의 최전선에 서서 사회 복지에 기여하는 것을 목표로 합니다. 이 목표로 대학은 최첨단 연구를 위해 2019년에 MIL 캠퍼스로 알려진 새로운 최첨단 과학 단지를 개장했습니다. 자세히 알아보기>

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