有机电子产品整个生命周期的可持续性

有机电子产品可以为脱碳做出决定性贡献，同时有助于减少稀有和有价值的原材料的消耗。为此，不仅需要进一步开发制造工艺，还需要尽早在实验室阶段制定回收技术解决方案。FAU的材料科学家目前正在与英国和美国的研究人员一起在《自然材料》杂志上推广这一循环策略。

有机电子元件，例如太阳能模块，具有一些特殊的特性。它们可以以极薄的层应用在柔性载体材料上，因此比晶体材料具有更广泛的应用范围。由于它们的光活性物质是碳基的，因此它们还有助于减少稀有、昂贵且有时有毒的材料(例如铱、铂和银)的消耗。

有机电子元件在OLED技术领域正在经历重大增长，尤其是电视或电脑屏幕。“一方面，这是进步，但另一方面，它也带来了一些问题，”佛罗里达州立大学材料科学(电子和能源技术材料)系主任、埃尔兰根亥姆霍兹研究所所长ChristophBrabec教授说道。-纽伦堡可再生能源(HIERN)。

作为一名材料科学家，布拉贝克看到了将环保技术永久融入到总体上不可持续的设备架构中的危险。这不仅会影响电子设备，还会影响纺织品中使用寿命极短的有机传感器。他表示：“应用研究现在尤其必须确定方向，以确保电子元件及其所有单独零件在其整个生命周期中留下的生态足迹必须尽可能小。”

更高效的合成和更坚固的材料

有机电子本身的进一步发展在这里至关重要，因为新材料和更高效的制造工艺可以减少生产过程中的支出和能源。“与简单的聚合物相比，光活性层的制造过程需要明显更高的能量，因为它是在高温真空中沉积的，”布拉贝克解释道。

因此，研究人员提出了更便宜、更环保的工艺，例如水基溶液沉积和喷墨工艺印刷。“一个主要挑战是开发无需对环境有害的有毒溶剂即可加工的功能材料，”布拉贝克说。就OLED屏幕而言，喷墨打印还提供了用有机材料替代铱和铂等贵金属的可能性。

除了效率之外，材料的运行稳定性也至关重要。为了保护有机太阳能模块的真空沉积碳层，需要复杂的封装，该碳层占其总重量的三分之二。更坚固的材料组合有助于显着节省材料、重量和能源。

规划实验室的回收过程

为了对有机电子产品的环境足迹进行现实评估，必须考虑整个产品生命周期。就产量而言，有机光伏系统仍落后于传统硅组件，但制造过程中CO2排放量减少30%。布拉贝克表示，追求最高效率水平并不是一切。“如果可以通过五步而不是八步来制造光敏材料，那么18%比20%更环保。”

另外，如果仔细观察的话，有机模块的使用寿命较短也是相对的。虽然基于硅的光伏组件使用寿命更长，但它们很难回收。“生物相容性和生物降解性将日益成为产品开发和包装设计的重要标准，”布拉贝克说。“我们确实必须开始在实验室中考虑回收问题。”

例如，这意味着使用易于回收或与活性物质一样可生物降解的基材。在产品设计阶段尽早使用所谓的多层设计可以确保在产品生命周期结束时可以轻松分离和回收各种材料。布拉贝克说：“这种从摇篮到摇篮的方法将是建立有机电子产品作为向可再生能源过渡的重要组成部分的决定性先决条件。”

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