Betere vochtbarriere voor zonnecellen
Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Anita van Stel
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2015/artikel.pag?objectnumber=309140
printerversie
23 september 2015, 2015/27
Betere vochtbarriere voor zonnecellen
Slim combineren van twee nanolagen levert een nieuwe, razendsnelle techniek op om folies voor flexibele/dunne laag zonnecellen en OLEDs te voorzien van een dunne vochtbarriere. De onderzoekers van DIFFER, TU/e en Fujifilm beschrijven hun combinatie van plasmadepositie en atoomlaagdepositie in
het vakblad Plasma Processing and Polymers. Het team onder leiding van Hindrik de Vries en Adriana Creatore laat zien dat hun gecombineerde deklagen samen tot duizend keer beter vocht buiten houden dan de individuele lagen zouden doen. Daardoor mag de deklaag dunner zijn en kan de
productiesnelheid omhoog.
Figuur 1. Plasmadepositie
vergroten Figuur 1. Plasmadepositie
Met een plasmaontlading (geladen gas) brengen de onderzoekers een dunne silicalaag aan op een polymere ondergrond. Bovenop die silicalaag komt een dunne laag aluminiumoxide. De combinatie is een duizend keer betere vochtbarriere voor het onderliggende materiaal dan de twee lagen afzonderlijk.
Foto: green-plasma.eu
Figuur 2. Functionele folies roll to roll
vergroten Figuur 2. Functionele folies roll to roll
DIFFER en Fujifilm ontwikkelen samen een plasmatechniek die folies produceert met uiteenlopende eigenschappen op maat. Het doel is een breed inzetbare, grootschalige techniek voor vochtbarrieres of gasscheiding voor duurzame energie.
Foto: Bram Lamers / DIFFER
Grootschalige toepassing
Om flexibele zonnecellen of OLEDs te beschermen worden ze afgedekt met een vochtbarriere. Die moet effectief vocht weren, maar een hoge productiesnelheid is ook belangrijk om de techniek commercieel in te zetten. Het onderzoek naar grootschalige productie van functionele folies is onderdeel
van het FOM Industrial Partnership Programme tussen Fujifilm Research en energie-instituut DIFFER en wordt ondersteund door het Europese project LIFE+.
Gestapelde nanolagen
De gecombineerde laag die de partners produceren heeft vergelijkbare barriere-eigenschappen als bestaande commerciele coatings, maar is potentieel sneller aan te brengen. Het resultaat komt uit de synergie tussen de twee depositiemethoden. Plasma-expert Hindrik de Vries van DIFFER en Fujifilm
ontwikkelt in zijn onderzoeksgroep een atmosferische roll-to-roll plasmadepositietechniek (geladen gas) die een 50 nanometer dunne silicalaag neerlegt. Plasma- en materiaaldeskundige Adriana Creatore van TU/e legt daar enkele nanometers aluminiumoxide bovenop met atoomlaagdepositie.
Medeonderzoeker Sergey Starostine (plasmafysicus, DIFFER): "De twee lagen die we aanbrengen zijn samen een duizend keer betere vochtbarriere dan ieder voor zich. Daardoor kan die gecombineerde laag veel dunner zijn en halen we een tientallen malen hogere productiesnelheid."
Synergie
De silicalaag is een van de essentiele elementen in de gecombineerde vochtbarriere. De lagen worden aangebracht op een ondergrond van ruwe folie, waarop vooral de laag aluminiumoxide maar moeilijk aangroeit. Het silica is juist glad, met hoogteverschillen van maar vijf nanometer. Dat zorgt
voor een stabiele ondergrond voor de ultra-dunne laag aluminiumoxide, die op zijn beurt weer microporien in het silica afsluit. Direct werken op de polymere ondergrond zou tot tien keer meer processtappen vragen, wat niet past bij de snelheid van het commerciele productieproces waar de
onderzoekers op in willen haken. Hindrik de Vries over het belang van de gecombineerde vochtbarriere: "Door deze combinatie van technieken kunnen we werken met een veel snellere plasmadepositie en veel minder cycli van atoomlaagdepositie." Dat maakt de productie van zonnecellen goedkoper.
Zonnecel op rol
Organische en hybride flexibele zonnecellen zijn een ideale tool voor duurzame bouwers omdat ze kunnen worden geintegreerd in de constructie, naast de traditionele zonnepanelen op het dak. Grootschalige inzet wacht onder andere op een goede beschermlaag voor de zonnecellen. Die wordt
commercieel interessant als de productiesnelheid omhoog kan en daarmee de productiekosten omlaag.
Dunner, sneller
De kwaliteit en de productiesnelheid van de vochtwerende laag in dit onderzoek zijn al op commercieel niveau. Toch staat er nog vervolgonderzoek op de rol. De experimenten zijn uitgevoerd met atoomlaagdepositie in vacuuem; er zijn ook ontwikkelingen om roll-to-roll atoomlaagdepositie uit te
voeren bij atmosferische druk. De Vries en Creatore: "We gaan nu onderzoeken hoe de synergie tussen de twee soorten lagen werkt. Als we daar beter zicht op krijgen, kunnen we de vochtbarriere nog effectiever maken - of dunner - en dus sneller en goedkoper te produceren."
Contact
Hindrik de Vries, Atmospheric Plasma Processing for Functional Foils, DIFFER, (040) 333 48 96.
Adriana Creatore , Plasma and Materials Processing, TU/e, (040) 247 42 23.
Gieljan de Vries, Communicatie DIFFER, (040) 333 49 02 of (06) 11 04 55 27.