Trykt transistor

Trykte transistorer åbner vejen for intelligente vinduer

onsdag 06 apr 16

Læs mere

Forskningen om de trykte transistorer er blevet offentliggjort i artiklen "The Organic Power Transistor: Roll-to-Roll Manufacture, Thermal Behavior, and Power Handling When Driving Printed Electronics" (Advanced Energy Materials, volume 18, issue 1, 51-55, 2016) og fremhæves også i Materials Views. Ud over Francesco Pastorelli er forfatterne Thomas M. Schmidt, Markus Hösel, Roar R. Søndergaard, Mikkel Jørgensen og Frederik C. Krebs, alle fra DTU Energi. 

Forskere ved DTU Energi har vist at transistorer – grundkomponenten i alle elektroniske kredsløb – hurtigt og billigt kan trykkes på en plastfolie. Evnen til at trykke transistorer med de samme processer og på den samme folie som et modul af plastsolceller åbner mulighed for intelligente vinduer der ikke behøver batterier eller en strømforsyning.  

Elektrokrome materialer kan ændre deres gennemskinnelighed når man udsætter dem for en elektrisk spænding. Sådanne materialer har mange interessante anvendelser til vinduer. For eksempel kan man forestille sig et vindue i et kontor eller drivhus som automatisk trækker gardinet for ved at gøre sig selv mørkere, når temperaturen bliver for høj.

Meget smart, men indtil nu også ret dyrt fordi det har været nødvendigt med eksterne kredsløb og strømforsyning.

Nu har et hold af forskere ved DTU Energi fundet en måde at integrere trykt elektronik og trykte solceller med et lag af et elektrokromt materiale. Derved opnår man en komponent der virker uden batterier.

Forskerne har vist at en kvadratmeter af et elektrokromt lag kan forsynes med strøm af en 5 cm bred stribe bestående af trykte solceller og transistorer langs den ene kant, og at alle komponenter kan fremstilles med de samme rulle-til-rulle-trykkeprocesser.

“Normalt er elektrokrome løsninger dyre på grund af de eksterne elektriske komponenter og installeringsomkostningerne, men vi er i stand til at trykke den elektrokrome overflade, solcellerne og transistorerne på den samme folie med rulle-til-rulle-metoder... vi trykker den som om det var en avis! Bagefter kan folien klæbes på enhver overflade uden større problemer. Dette vil reducere omkostningerne, lette installeringen og reducere den miljømæssige belastning” forklarer Francesco Pastorelli, Marie Curie-stipendiat og hovedforfatter til artiklen der beskriver den nye løsning.

En af de mange udfordringer er at opnå en afstand mellem transistorens elektroder, der er så lille som mulig. Det gør det nemlig muligt at have en høj strøm gennem transistoren. Mens trykt elektronik normalt har en elektrodeafstand på 80 mikrometer (80 μm), er det lykkedes DTU-forskerne at reducere afstanden til 10-50 μm. For at kunne opnå disse resultater har de bygget på mange års erfaring med at fremstille billige og holdbare plastsolceller ved brug af rulle-til-rulle-trykketeknikker.

Smarte vinduer er kun en af mange anvendelser af tynde folier med trykt elektronik, der er selvforsynende med elektricitet. Andre muligheder er tøj med bøjelig elektronik, som ikke har brug for batterier. Eller anvendelsen af funktionelle organiske ark som en billig sensor til diagnosticering.

“Vi har en vision om at lave postkort til Afrika, hvor folk kan lave en blodprøve ved at bruge kortet med trykt elektronik, uden behov for elektricitetsforsyning. Det er en billig måde at lave blodanalyser på, og vi har allerede kontakt til interesserede grupper inden for biomedicin.”

Uanset hvad det endelige produkt bliver, vil det tage år at optimere teknikkerne fuldt ud. Ikke desto mindre er Francesco Pastorelli fuld af optimisme med hensyn til fremtiden for trykt elektronik.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
http://www.energy.dtu.dk/Nyheder/Nyhed?id=A9C8CF78-FE0D-437A-99AC-4258E685E125
26 SEPTEMBER 2017