Automatisation d’une plateforme de recherche sur les cellules solaires : Un laboratoire intelligent pour une énergie plus verte
Dans les laboratoires de chimie d’aujourd’hui, il s’agit de travailler plus intelligemment, et non plus difficilement. L’amélioration de la reproductibilité et de la rapidité permet d’augmenter le rendement et la qualité de la recherche. N’étant plus accablés par des tâches fastidieuses et répétitives, les scientifiques peuvent enfin se concentrer sur des aspects plus créatifs de leur travail.
Cet article présente Daniel Chartrand, Ph.D., et la plateforme d’automatisation qu’il a construite à l’Université de Montréal (U de M). Cette plateforme a pour but d’accélérer les recherches de l’université sur les cellules solaires, pour une énergie plus verte et plus propre.
Le Dr Chartrand avait besoin d’automatiser la fabrication et la caractérisation de petites cellules solaires d’essai dans des enceintes à atmosphère inerte.
Cellules solaires
Les cellules solaires produisent de l’énergie lorsque la lumière, ou les photons, sont absorbés par des matériaux semi-conducteurs et convertis en électricité. Les cellules solaires sont les éléments électriques des panneaux solaires. Couramment utilisés pour produire de l’énergie propre, ils peuvent également détecter la lumière et mesurer son intensité.
La production de cellules solaires n’est pas toujours respectueuse de l’environnement en raison des matériaux et de l’énergie qu’elle consomme. C’est pourquoi les chercheurs du monde entier cherchent de meilleures façons de les produire.
Le système de M. Chartrand offre aux chercheurs du laboratoire de chimie de l’université une plate-forme d’automatisation rapide pour explorer de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes de production de cellules solaires.
Défis en matière d’automatisation
Les substrats en verre nécessaires à cette recherche sont délicats. Chacun d’entre eux doit être manipulé avec soin dans une chambre à atmosphère inerte et dans des conditions identiques. Ce défi nécessitait un robot petit, compact, mais très précis, capable de manœuvrer dans un espace restreint. En outre, les composants de la plate-forme devaient être abordables, mais très fiables et faciles à utiliser.
Solutions
Pour le robot, M. Chartrand a choisi le plus petit bras robotique à six axes du monde, le Meca500. Le montage du robot sur un axe linéaire a considérablement amélioré sa portée, au-delà de ce qu’aurait pu apporter l’utilisation d’un robot plus grand. Le positionnement minutieux et reproductible du robot a éliminé le besoin d’un système d’alignement utilisant la vision ou d’autres moyens.
Des mouvements manuels aux mouvements robotisés
Tout d’abord, le robot place un support sur sa base. Ensuite, il transfère un substrat de verre de la base à la machine d’enduction par centrifugation. Ensuite, un manipulateur de liquides prépare et dépose des liquides sur le substrat en verre, puis une plaque chauffante pour le recuit (traitement thermique). Lorsqu’une durée déterminée est atteinte, le robot retire le substrat de verre de la plaque, le retourne et le dépose dans un plateau qui, une fois plein, est chargé par le robot dans une chambre à vide pour le dépôt de métal.
Benefits
Grâce à cette plateforme : Le débit est multiplié par 10. Des mouvements minimes et reproductibles sont possibles, de même que des préparations de solutions et des temps de recuit variables. Cela se traduit par une meilleure qualité de la recherche. Surtout, l’automatisation du Dr Chartrand libère les chercheurs des aspects fastidieux et répétitifs de leur travail pour qu’ils puissent se concentrer sur l’innovation, au service de l’environnement.
À propos du Dr Chartrand
Daniel Chartrand est titulaire d’un doctorat en chimie de coordination de l’Université de Montréal, où il travaille depuis quatorze ans. Il est actuellement conseiller en recherche au Laboratoire d’analyse de la photoactivité des matériaux et molécules (LAMP) du Département de chimie. M. Chartrand s’est passionné pour la conception et la mise en œuvre d’automatismes visant à améliorer le rendement des techniques analytiques, comme cette caractérisation robotisée des dispositifs solaires.
L’Université de Montréal
L’Université de Montréal est l’une des principales universités de recherche au monde. Fondée en 1878 à Montréal, au Québec, l’université vise à contribuer au bien-être de la société en se plaçant à l’avant-garde du savoir. Dans cette optique, l’université a inauguré en 2019 un nouveau complexe scientifique de pointe, le Campus MIL, destiné à la recherche de pointe. En savoir plus >
En savoir plus sur les produits et solutions Mecademic
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Cet article présente Daniel Chartrand, Ph.D., et la plateforme d’automatisation qu’il a construite à l’Université de Montréal (U de M). Cette plateforme a pour but d’accélérer les recherches de l’université sur les cellules solaires, pour une énergie plus verte et plus propre.
Le Dr Chartrand avait besoin d’automatiser la fabrication et la caractérisation de petites cellules solaires d’essai dans des enceintes à atmosphère inerte.
Cellules solaires
Les cellules solaires produisent de l’énergie lorsque la lumière, ou les photons, sont absorbés par des matériaux semi-conducteurs et convertis en électricité. Les cellules solaires sont les éléments électriques des panneaux solaires. Couramment utilisés pour produire de l’énergie propre, ils peuvent également détecter la lumière et mesurer son intensité.
La production de cellules solaires n’est pas toujours respectueuse de l’environnement en raison des matériaux et de l’énergie qu’elle consomme. C’est pourquoi les chercheurs du monde entier cherchent de meilleures façons de les produire.
Le système de M. Chartrand offre aux chercheurs du laboratoire de chimie de l’université une plate-forme d’automatisation rapide pour explorer de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes de production de cellules solaires.
Défis en matière d’automatisation
Les substrats en verre nécessaires à cette recherche sont délicats. Chacun d’entre eux doit être manipulé avec soin dans une chambre à atmosphère inerte et dans des conditions identiques. Ce défi nécessitait un robot petit, compact, mais très précis, capable de manœuvrer dans un espace restreint. En outre, les composants de la plate-forme devaient être abordables, mais très fiables et faciles à utiliser.
Solutions
Pour le robot, M. Chartrand a choisi le plus petit bras robotique à six axes du monde, le Meca500. Le montage du robot sur un axe linéaire a considérablement amélioré sa portée, au-delà de ce qu’aurait pu apporter l’utilisation d’un robot plus grand. Le positionnement minutieux et reproductible du robot a éliminé le besoin d’un système d’alignement utilisant la vision ou d’autres moyens.
Des mouvements manuels aux mouvements robotisés
Benefits
À propos du Dr Chartrand
Daniel Chartrand est titulaire d’un doctorat en chimie de coordination de l’Université de Montréal, où il travaille depuis quatorze ans. Il est actuellement conseiller en recherche au Laboratoire d’analyse de la photoactivité des matériaux et molécules (LAMP) du Département de chimie. M. Chartrand s’est passionné pour la conception et la mise en œuvre d’automatismes visant à améliorer le rendement des techniques analytiques, comme cette caractérisation robotisée des dispositifs solaires.
L’Université de Montréal
L’Université de Montréal est l’une des principales universités de recherche au monde. Fondée en 1878 à Montréal, au Québec, l’université vise à contribuer au bien-être de la société en se plaçant à l’avant-garde du savoir. Dans cette optique, l’université a inauguré en 2019 un nouveau complexe scientifique de pointe, le Campus MIL, destiné à la recherche de pointe. En savoir plus >
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