Automatizando uma plataforma de pesquisa de células solares:um laboratório inteligente para energia mais verde

Os laboratórios de química de hoje são sobre trabalhar de forma mais inteligente, não mais difícil. Maior reprodutibilidade e velocidade estão aumentando o rendimento e a qualidade da pesquisa. Não mais sobrecarregados com tarefas tediosas e repetitivas, os cientistas estão finalmente sendo liberados para se concentrar em aspectos mais criativos de seu trabalho.

Este artigo apresenta o Dr. Daniel Chartrand, Ph.D. e a plataforma de automação que ele construiu na Universidade de Montreal (U of M). A plataforma destina-se a acelerar a pesquisa da Universidade sobre células solares, para uma energia mais verde e limpa.

Dr. Chartrand precisava automatizar a fabricação e caracterização de pequenas células solares de teste em invólucros de atmosfera inerte.

Células solares

As células solares geram energia quando a luz, ou fótons, é absorvida por materiais semicondutores e convertida em eletricidade. Os dispositivos de células solares são os blocos de construção elétricos dos painéis solares. Comumente usados ​​para produzir energia limpa, eles também podem detectar a luz e medir sua intensidade.

A produção de células solares nem sempre é ecologicamente correta devido aos materiais e à energia que consome. É por isso que pesquisadores em todo o mundo estão buscando melhores maneiras de produzi-los.

O sistema do Dr. Chartrand fornece aos pesquisadores do laboratório de química da U of M uma plataforma de automação rápida para explorar novos materiais de células solares e métodos de produção.

Desafios de automação

Os substratos de vidro necessários para esta pesquisa são delicados. Cada um deve ser cuidadosamente manuseado dentro de uma câmara de atmosfera inerte exatamente nas mesmas condições. Esse desafio exigia um robô pequeno, compacto, mas altamente preciso, capaz de manobrar em um espaço apertado. Além disso, os componentes da plataforma precisavam ser acessíveis, mas altamente confiáveis ​​e fáceis de usar.

Soluções

Para o componente do robô, o Dr. Chartrand selecionou o menor braço robótico de seis eixos do mundo, o Meca500. A montagem do robô em um eixo linear melhorou muito seu alcance, além do que possivelmente seria obtido com o uso de um robô maior. O posicionamento minucioso e reprodutível do robô eliminou a necessidade de um sistema de alinhamento usando visão ou outros meios.

Dos movimentos manuais aos robotizados

Primeiro, o robô coloca um rack em sua base. Em seguida, transfere um substrato de vidro da base para o spin-coater. Em seguida, um manipulador de líquidos prepara e deposita líquidos sobre o substrato de vidro, seguido por uma placa de aquecimento para recozimento (tratamento térmico). Uma vez atingido o tempo definido, o robô remove o substrato de vidro da placa, vira-o e o deposita em uma bandeja, que, uma vez cheia, é carregada pelo robô em uma câmara de vácuo para deposição de metal.

Benefícios

Graças a esta plataforma:A produtividade é aumentada por um fator de 10 . Movimentos minuciosos e reprodutíveis são possíveis, assim como preparações de solução variáveis ​​e tempos de recozimento. Isso se traduz em maior qualidade de pesquisa. Acima de tudo, a automação do Dr. Chartrand libera os pesquisadores dos aspectos tediosos e repetitivos de seu trabalho para que possam se concentrar em inovar, a serviço do meio ambiente.

Sobre o Dr. Chartrand

Dr. Daniel Chartrand é Ph.D. em Química de Coordenação pela Universidade de Montreal, onde trabalha há quatorze anos. Atualmente é Assessor de Pesquisa do Laboratório de Análise de Fotoatividade de Materiais e Moléculas (LAMP) do Departamento de Química. Dr. Chartrand desenvolveu uma paixão por projetar e implementar automações para melhorar o rendimento de técnicas analíticas, como esta caracterização robotizada de dispositivos solares.

Universidade de Montreal

A Université de Montréal é uma das principais universidades de pesquisa do mundo. Fundada em 1878, em Montreal, Quebec, a universidade visa contribuir para o bem-estar da sociedade, colocando-se na vanguarda do conhecimento. Com esse objetivo, a universidade inaugurou um novo complexo científico de última geração conhecido como MIL Campus em 2019, para pesquisas de ponta. Saiba mais>

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