世界上第一個由回收聚丙烯制成的有機光伏電池

項目FlexFunction2Sustain的合作伙伴已承諾為由納米功能化紙張和塑料驅動的可持續智能產品創建創新解決方案網絡，以支持中小企業、初創企業和行業開發和推出開創性產品.在頭兩年之后，出現了一些有希望的結果和原型，并將在2022年6月27日至29日在法國格勒諾布爾舉行的工業技術IndTech2022大會上展示。其中，最近敲定的一個亮點：第一個工作再生塑料上的有機光伏電池。

最近，來自世界各地的與會者齊聚斯德哥爾摩+50環境峰會，強調了迅速推進環境和氣候保護措施的緊迫性。我們的星球及其海洋的垃圾正在無情地發展。塑料廢物的主要驅動力是包裝材料，這是延長食品保質期或保護精致產品和藥品免受破壞性環境影響所必需的。此外，得益于柔性電子產品，智能包裝開辟了許多新的有用的可能性。未來，例如，用于藥品的短壽命包裝材料將配備柔性電子設備，以監控藥物攝入量或跟蹤敏感產品的交付路線。

回收塑料和使用回收材料進行包裝是加強環境保護和減少塑料浪費的重要基石。為了替代這種不可回收或不可降解的復合材料和多層材料，正在討論新型聚合物組合物(生物基和/或可生物降解的)和適用的產品設計作為解決方案。在智能包裝中，還必須以更環保的方式考慮電子產品，例如，設計為可回收利用并使用回收物生產。許多初創公司和創新公司已經為可持續的柔性和智能包裝產品創造了概念。

FlexFunction2Sustain匯集了來自歐洲研究、大學和工業界的19個合作伙伴，旨在支持中小型公司將基于納米功能化塑料和紙張表面和膜的產品的創新概念和想法推向市場。FlexFunction2Sustain網絡——一個用于納米功能化技術的開放式創新測試平臺(OITB)——提供全面的服務來支持創新，例如。G。從材料和產品設計、技術和產品開發、小批量生產到開發資金的來源。

兩年的FlexFunction2Sustain：出現了什么?

在最初的兩年里，該財團成立了一個協會，其目的是構建和利用OITB成員的服務組合。因此，通過該協會，合作伙伴計劃為中小企業、初創企業和行業提供便捷、快速的OITB設施和服務訪問權限。為了簡化商業化過程，客戶可以通過單一入口點(SEP)銷售和項目管理實體訪問OITB。SEP在選擇合適的技術時咨詢客戶，并為客戶協調所有開發工作和與OITB成員的互動。FlexFunction2Sustain將建立區域聯絡點，以提供最佳的用戶體驗，并將OITB帶到整個歐洲單一市場。

在不同的工業用例場景中制備并評估了新型環保塑料和紙制品的第一批原型。其中包括可回收/可堆肥的食品和化妝品包裝、用于濾水器和診斷的膜、用于汽車應用的智能塑料表面以及可生物降解的安全和防偽標簽。

項目協調員JohnFahlteich博士總結道：“我們很自豪能夠在6月底于法國格勒諾布爾舉行的IndTech2022大會上展示第一個在回收聚丙烯基板上工作的有機光伏電池(OPV)以及一系列技術演示者。”除了OPV電池之外，還將展示幾個創新的產品概念，包括：-完全可回收的飲料袋、-可生物降解薄膜的光學特征、-由半透明紙制成的創新新鮮食品包裝-用于診斷和水過濾器應用的基于膜的注射器過濾器。

Fahlteich博士繼續說道：“在IndTech，FlexFunction2Sustain嵌入了展覽的一個專門部分，展示了13個不同的開放式創新試驗臺的創新和服務，涉及從生物材料到納米表面再到環保和建筑圍護結構的節能解決方案。廣泛的技術解決方案組合在現場等待中小企業和行業。我們期待與來自中小企業、初創企業和行業的未來合作伙伴交流想法并啟動項目。”

項目合作伙伴FraunhoferIVV和IPCCenterTechniqueIndustrieldelaPlasturgieetdesComposites使用回收聚丙烯(rPP)——從一種新設計的可回收飲料袋包裝材料中回收——與原始聚丙烯(vPP)混合以生產用于印刷電子產品的基材薄膜回收物含量為50%。

在弗勞恩霍夫FEP，由氧化銦錫(ITO)制成的透明電極通過采用磁控濺射的卷對卷(R2R)真空鍍膜和一組特別調整的工藝和繞組參數進行應用。結果令人印象深刻，因為盡管基板中使用了回收物，但ITO表現出與原始薄膜基板幾乎相同的薄層電阻。

然后，希臘的OrganicElectronicsTechnologiesPC(OET)進行R2R槽模涂層以生產OPV電池，然后在有機材料的印刷和OPV電池的最終確定上進行封裝步驟。在這里，OET的研究人員對涂層參數進行了多次試驗，最終成功地將功能性OPV層打印在由從飲料袋包裝材料中回收的50%rPP制成的PP基材上。結果，OPV被證明可以作為最大效率為1%的設備發揮作用。

OET的項目經理VasileiosKyriazopoulos：“大約1%的功率轉換效率已經足以為各種一次性智能封裝產品提供充足的電力。目前，市售基板上的OPV電池可以實現8%以上的效率因此，通過改進包括薄膜擠出、層設計、印刷和封裝在內的整個制造過程，可以將印刷在由50%rPP制成的可回收材料上的OPV電池的效率提高5%以上。"

這代表了開發更環保的產品設計和柔性電子產品的第一步。未來，智能包裝等產品，以及廣告或消費電子領域的互動雜志都可以在這些初步發展的基礎上進行設計。多虧了柔性電子產品，例如使用可回收材料的OPV電池，明天的產品將更加環保。

當然，初步結果只是指明了前進的方向。未來，FlexFunction2Sustain聯盟將致力于改進再生薄膜的擠出工藝。此外，開發用于提高表面質量的新層設計已提上日程。OPV工藝還具有改善干燥溫度和封裝策略的潛力。所有這些共同導致了柔性電子產品達到與原始化石塑料薄膜類似的性能的前景。