Revolucionando Pesquisa de Células Solares: Laboratório Inteligente Automatizado na U de Montreal

Os laboratórios de química de hoje são sobre trabalhar de forma mais inteligente, não mais difícil. Maior reprodutibilidade e velocidade estão aumentando a vazão e a qualidade da pesquisa. Não mais sobrecarregados com tarefas tediosas e repetitivas, 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 de M). A plataforma destina-se a acelerar a pesquisa da universidade em células solares, para energia mais verde e limpa.

 

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

 
Células solares

Células solares geram energia quando luz, ou fótons, são absorvidos por materiais semicondutores e convertidos em eletricidade. Dispositivos de células solares são os blocos de construção elétricos de painéis solares. Comumente usados para produzir energia limpa, eles também podem detectar luz e medir sua intensidade.

A produção de células solares nem sempre é ambientalmente amigável devido aos materiais e energia que consome. É por isso que pesquisadores em todo o mundo buscam maneiras melhores de produzi-las.

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

 

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 sob exatamente as mesmas condições. Este desafio chamou por 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 robótico, o Dr. Chartrand selecionou o menor braço robótico de seis eixos do mundo, o Meca500. Montar o robô em um eixo linear aumentou muito seu alcance, além do que seria possivelmente ganho usando um robô maior. O posicionamento minucioso e reproduzível do robô removeu a necessidade de um sistema de alinhamento usando visão ou outros meios.

De movimentos manuais para robotizados

 Primeiro, o robô coloca uma grade em sua base. Em seguida, transfere um substrato de vidro da base para o spin-coater. Em seguida, um manipulador de líquido prepara e deposita líquidos no substrato de vidro, seguido por uma placa de aquecimento para recozimento (tratamento térmico). Uma vez que um tempo definido é atingido, 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: Vazão aumentada por um fator de 10. Movimentos minuciosos e reproduzíveis 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 liberta 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

O Dr. Daniel Chartrand possui Ph.D. em Química de Coordenação da Universidade de Montreal, onde trabalha há catorze anos. Atualmente é Consultor de Pesquisa no Departamento de Química do Laboratório de Análise de Materiais e Fotoatividade Molecular (LAMP). O Dr. Chartrand desenvolveu paixão por projetar e implementar automações para aumentar a vazão de técnicas analíticas, como esta caracterização robotizada de dispositivos solares.

A Universidade de Montreal

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

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