PeroCube

 Η βιομηχανία προϊόντων φωτισμού αποτελεί όχι μόνο μια αγορά των 110 δις. ευρώ με σταθερό ρυθμό ανάπτυξης, αλλά επιπλέον είναι ένας τομέας όπου η ΕΕ διαθέτει ιστορική πρωτιά σε επίπεδο μεριδίου αγοράς με εταιρίες κολοσσούς όπως οι OSRAM και Philips να καλύπτουν το μεγαλύτερο μερίδιο της παγκόσμιας ζήτησης. Εντούτοις, η πρωτιά αυτή απειλείται καθώς η ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών φωτισμού LED και OLED βρίσκει τεχνολογικούς κολοσσούς εκτός Ευρώπης, κυρίως στην Ασία, να αναπτύσσονται γοργά και να καταλαμβάνουν ολοένα  αυξανόμενο μερίδιο των καινοτόμων προϊόντων φωτισμού. Η ανταγωνιστική ικανότητα της ΕΕ βασίζεται στην έρευνα και ανάπτυξη νέων υλικών και τεχνολογιών ώστε να αντιπροτείνει νέα προϊόντα, πιο οικονομικά και με μεγαλύτερη απόδοση των σύγχρονων LED και ΟLED. Αν και οι συσκευές LED είναι πια οι πιο δημοφιλείς στους καταναλωτές, οι διατάξεις OLED είναι μια αναδυόμενη αγορά αφού επιτρέπουν την υλοποίηση εύκαμπτων μεγάλων επιφανειών και ανοίγουν νέους ορίζοντες και δυνατότητες σε εφαρμογές κτιρίων, σπιτιών και εφαρμογών ειδικού φωτισμού. Η εκπομπή φωτός από μεγάλες επιφάνειες θεωρούνται φωτεινές πηγές ανώτερης ποιότητας αφού μπορούν να προσομοιώσουν καλύτερα το φυσικό φως. Αν και η τεχνολογία αναπτύσσεται ταχύτητα προσφέροντας ικανοποιητικές λύσεις, τα OLED γενικά βασίζουν την λειτουργία τους στη χρήση πολύπλοκων και ακριβών μοριακών υλικών με δυσκολίες στην κατασκευή μεγάλων επιφανειών με μικρό κόστος και αυξημένης συνολικής διάρκειας ζωής των συσκευών. Ο τομέας των προηγμένων υλικών ωστόσο, πεδίο εντατικής έρευνας στην ΕΕ τις τελευταίες δεκαετίες, προσφέρει ενδιαφέρουσες και άκρως αποτελεσματικές λύσεις.

Οι υβριδικοί περοβσκίτες είναι μια σχετικά νέα τάξη τέτοιων προηγμένων υλικών που από το 2012 δοκιμάζεται από πληθώρα εργαστηρίων ανά το κόσμο με σκοπό την ενσωμάτωση τους σε διατάξεις φωτοβολταϊκών, φωτισμού και αισθητήρων. Οι περοβσκίτες αυτοί είναι ουσιαστικά ημιαγωγοί, όπως και τα υλικά των Η/Υ αλλά και τα laser και οι άλλες οπτοηλεκτρονικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται ευρέως για την μεταγωγή της πληροφορίας στο Διαδίκτυο στα δίκτυα οπτικών ινών. Αντίθετα ωστόσο με τις διατάξεις αυτές, οι υβριδικοί περοβσκίτες αποτελούνται από οργανικά υλικά και ανόργανα  άλατα μετάλλων - (HOIS:hybrid organic inorganic semiconductors), υλικά που υπάρχουν σε αφθονία στην ΕΕ και είναι διαθέσιμα σε χαμηλό κόστος. Ενδιαφέρον παρουσιάζει ο τρόπος σύνθεσης τους με μεθόδους απλής χημείας και της μορφοποίησης/κατασκευής των τελικών διατάξεων με τεχνικές εκτύπωσης παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνται για την εκτύπωση εντύπων. Σε συνδυασμό, τα υλικά αυτά και οι διατάξεις τους έχουν χαμηλό κόστος και εμφανίζουν  ιδιαίτερες ιδιότητες ακόμα σε θερμοκρασία δωματίου, που δεν διαθέτουν οι κλασσικοί ημιαγωγοί, ώστε είναι δυνατόν να κυριαρχήσουν στην αγορά των διατάξεων φωτισμού, φωτοβολταϊκών και των οργανικών ηλεκτρονικών με στόχαστρο την παραγωγή εύκαμπτων, ελαφριών και αποδοτικών συσκευών στο εγγύς μέλλον. 

Η περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας των υβριδικών περοβσκιτών και η ωρίμανση της τεχνολογίας προς την ανάπτυξη προϊόντων φωτισμού που θα μπορέσουν να βρεθούν στην αγορά στα επόμενα χρόνια είναι το αντικείμενο μελέτης του ερευνητικού προγράμματος PeroCUBE το οποίο χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή στα πλαίσια του προγράμματος Ορίζοντας 2020 με το ποσό των 6 εκατομμυρίων ευρώ συνολικά. Στο πρόγραμμα αυτό συμμετέχει το Πανεπιστήμιο Πατρών (Tμήμα Επιστήμης των Υλικών), καθώς και ακόμα 2 Ελληνικές εταιρίες.

Το ερευνητικό αυτό πρόγραμμα περιλαμβάνει τόσο την ανάπτυξη νέων μη τοξικών περοβσκιτών με φιλικές προς το περιβάλλον διεργασίες, όσο και την βελτίωση της αρχιτεκτονικής των διατάξεων αυτών καθώς και των κατασκευαστικών διαδικασιών. Μια επιπλέον καινοτομία του προγράμματος PeroCUBE αποτελεί η μελέτη και ανάπτυξη περοβσκιτικών διατάξεων φωτισμού που θα επιτρέπουν ταυτόχρονα την σύνδεση των συσκευών στο διαδίκτυο και μεταφορά πληροφοριών μέσω της τεχνολογίας LiFi.  Για την επίτευξη των στόχων του, το PeroCUBE συγκεντρώνει κορυφαίους ειδικούς και πρωτοπόρους στην τεχνολογία OLED όπως τα ερευνητικά ιδρύματα  FRAUNHOFER στη Γερμανία και VTT στη Φιλανδία,  στην ανάπτυξη περοβσκιτών όπως τα Πανεπιστήμια της Οξφόρδης και Πατρών αλλά και την ενσωμάτωση των περοβσκιτών σε συσκευές όπως το ερευνητικό ίδρυμα CSEM στην Ελβετία που συντονίζει το ερευνητικό πρόγραμμα. Τις δραστηριότητες αυτές συνεπικουρούν κορυφαίοι θεωρητικοί που συμβάλουν σημαντικά στην μελέτη τους και συγκεκριμένα από το Γαλλικό ερευνητικό ίδρυμα CNRS.

 

Επιπλέον, στα πλαίσια του PeroCUBE αναπτύσσονται νέα εργαλεία νανοχαρακτηρισμού διατάξεων από το Πολυτεχνείο της Βιέννης και την Ελβετική εταιρία Alpes Lasers. Θα μελετηθούν διεξοδικά θέματα υγείας και περιβαλλοντικών επιπτώσεων των υλικών και διατάξεων αυτών από το Ολλανδικό ερευνητικό ίδρυμα TNO, ενώ θα γίνει και μελέτη των πιθανών καναλιών εμπορευματοποίησης της τεχνολογίας τόσο από την Ιταλική εταιρία φωτισμού Aura Light όσο και από την Ελληνική εταιρία Noesis. Τέλος, η τελική χρήση περοβσκιτικών διατάξεων σε εφαρμογές μετάδοσης πληροφορίας μέσω φωτεινών Light-Fidelity (LiFi), όσο και η διερεύνησης χρήσης των διατάξεων αυτών σε εφαρμογές Internet of Things και δίκτυα 5G μέσω της τεχνολογίας LiFi πραγματοποιείται από τους εταίρους Optiva στην Ισπανία και Eulambia και Vodafone Innovus στην Ελλάδα.