8
ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ
ΕΡΕΥΝΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ | 06 - 08/2015
Αξιοποιώντας την Έρευνα
Καινοτόμες τεχνικές ανάπτυξης
εύκαμπτων οργανικών
φωτοβολταϊκών
από το ΤΕΙ Κρήτης
Έργο REDUCTION
για την ελάττωση της κατανάλωσης
καυσίμων και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα
από οχήματα
Δύο εργασίες για καινοτόμες τεχνικές ανάπτυ-
ξης εύκαμπτων οργανικών φωτοβολταϊκών
που αναμένεται να συγκεντρώσουν ιδιαίτερο
ερευνητικό ενδιαφέρον παρουσίασε σε διεθνή
επιστημονικά περιοδικά η ομάδα Νανοϋλικών
& Οργανικών Ηλεκτρονικών του ΤΕΙ Κρήτης με
επικεφαλής τον Δρ. Εμμανουήλ Κυμάκη, τακτι-
κό Αναπληρωτή Καθηγητή του Τμήματος Ηλε-
κτρολόγων Μηχανικών.
Εκμεταλλευόμενοι τη δυνατότητα επεξεργα-
σίας υπό την μορφή διαλύματος και τη χημική
σταθερότητα των παραγώγων του γραφενίου,
όπως του οξειδίου του γραφενίου, οι ερευνητές
κατόρθωσαν να ενσωματώσουν γραφενικές
δομές στα διάφορα δομικά στοιχεία ενός φω-
τοβολταϊκού κελιού, ενισχύοντας σημαντικά
την απόδοσή και τις προοπτικές για τη γρήγορη
εμπορική αξιοποίηση τους.
Αρχικά ακολουθώντας μια οπτική τεχνική που
κάνει χρήση βραχέων παλμών λέιζερ, επετεύ-
χθη η βελτίωση και ταυτόχρονα ο έλεγχος των
οπτοηλεκτρονικών ιδιοτήτων λεπτών αγώγι-
μων υμενίων ανηγμένου οξειδίου του γραφενί-
ου πάνω σε εύκαμπτα υποστρώματα.
Η ελεγχόμενη ακτινοβόληση επέτρεψε τη με-
ρική, επιφανειακή αποδόμηση του ανηγμένου
οξειδίου του γραφενίου και τον σχηματισμό
μικροσκοπικών "πηγαδιών" σε απόλυτα ελεγ-
χόμενες και διατεταγμένες θέσεις πάνω στην
επιφάνεια των γραφενικών ημενίων.
Τα παραγόμενα υμένια παρουσιάζουν εξαιρετι-
κή μηχανική σταθερότητα, ηλεκτρική αγωγιμό-
τητα και οπτική διαπερατότητα επιτρέποντας
τη χρήση τους ως διαφανή αγώγιμα ηλεκτρό-
δια σε εύκαμπτες οργανικές φωτοβολταϊκές
διατάξεις. Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός ότι η
ερευνητική ομάδα κατάφερε να παρασκευάσει
φωτοβολταϊκά κελιά, επιτυγχάνοντας την υψη-
λότερη απόδοση που έχει αναφερθεί μέχρι και
σήμερα για εύκαμπτες διατάξεις βασισμένες σε
γραφενικά ηλεκτρόδια.
Παράλληλα, στοχεύοντας στην αξιοποίηση των
μοναδικών ιδιοτήτων του γραφενίου, οι ερευ-
νητές κατόρθωσαν να συνθέσουν φωτοχημικά
καινοτόμες γραφενικές δομές. Συγκεκριμένα, η
ελεγχόμενη ακτινοβόληση με λέιζερ επέτρεψε
τη γρήγορη και εύκολη τροποποίηση του οξει-
δίου του γραφενίου με χημικά μόρια που μπο-
ρούν να λειτουργήσουν ως δέκτες ηλεκτρονίων
όταν ενσωματωθούν στο φωτοενεργό στρώμα
των φωτοβολταϊκών κυψελίδων. Οι παραγό-
μενες γραφενικές δομές παρουσιάζουν υψηλή
διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες, ενώ ο
οπτικά προκαλούμενος εμπλουτισμός τους με
άλλα μόρια επιτρέπει την τροποποίηση και τη
ρύθμιση των ενεργειακών επιπέδων τους, κα-
ταδεικνύοντας τη δυνατότητα χρήσης τους σε
πλήθος ενεργειακών εφαρμογών.
Για την ανάπτυξη των παραπάνω καινοτόμων
τεχνικών συνεργάστηκαν οι ομάδες του Αν.
Καθ. Εμμανουήλ Κυμάκη από το Κέντρο Τεχνο-
λογίας Υλικών και Φωτονικής του ΤΕΙ Κρήτης
(Επ. Καθ. Κωνσταντίνος Πετρίδης, Δρ. Μηνάς
Στυλιανάκης, Μεταπτυχιακοί φοιτητές Δημή-
τριος Κωνιός, Γεώργιος Κακαβελάκης) και του
Δρ. Εμμανουήλ Στρατάκη από το Εργαστηρίου
Μικρο-Νανο δόμησης με Υπερβραχείς Παλ-
μούς Λέιζερ (ΕΜΝΥΛ) του ΙΤΕ (Μεταπτυχιακές
φοιτήτριες Μαρία Συγγλέτου, Κυριακή Σάββα).
Οι ανωτέρω εργασίες δημοσιεύτηκαν στα έγκυ-
ρα διεθνή επιστημονικά περιοδικά, Αdvanced
Functional Materials και Advanced Optical
Materials, και χάρη στην πρωτοτυπία τους χα-
ρακτηρίστηκαν ως "VIP articles" με αποτέλεσμα
να παρουσιάζονται στα β' εξώφυλλα (inside
front covers) τευχών των εν λόγω περιοδικών.
Ολοκληρώθηκε πρόσφατα με επιτυχία, χαρα-
κτηριζόμενο ως Excellent Flagship Project, το
ερευνητικό έργο REDUCTION χρηματοδοτού-
μενο από την Ευρωπαϊκή Ένωση με θέμα την
ελάττωση της κατανάλωσης καυσίμων και των
εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από οχήμα-
τα. Στο έργο συμμετείχαν από ελληνικής πλευ-
ράς, το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και
Μηχανικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου
Θεσσαλίας και η ΤραινΟΣΕ.
Το REDUCTION πραγματοποίησε βασική και
εφαρμοσμένη έρευνα στον τομέα των ασύρ-
ματων επικοινωνιών μεταξύ κινούμενων οχη-
μάτων καθώς και της ανάλυσης μεγάλου όγκου
δεδομένων με στόχο τη μείωση του περιβαλ-
λοντικού αποτυπώματος των οχημάτων, ανα-
πτύσσοντας καινοτόμες τεχνικές οικολογικής
δρομολόγησης και πολυτροπικών μεταφορών
(δηλαδή χρήση περισσοτέρων του ενός μέσου
για την περάτωση της μεταφοράς, π.χ. τρένο
και λεωφορείο) και προσαρμογή της οδηγικής
συμπεριφοράς.
Το REDUCTION χρησιμοποίησε ασύρματες
επικοινωνίες από όχημα-προς-όχημα (vehicle-
to-vehicle) και τεχνολογίες εξόρυξης ρευμάτων
δεδομένων (mining streaming data) για τη συλ-
λογή, τη μετάδοση, την αποθήκευση και την
ανάλυση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο σχε-
τικά με την οδηγική συμπεριφορά (επιτάχυνση,
επιβράδυνση, στροφή, κ.λπ.), την κατανάλωση
καυσίμου καθώς και τις εκπομπές ρύπων (διο-
ξειδίου του άνθρακα).
Στα αποτελέσματα του REDUCTION περιλαμ-
βάνονται: α) η επινόηση τεχνικών βελτιστο-
ποίησης της οδηγικής συμπεριφοράς μέσω εκ-
παίδευσης των οδηγών και της διαμόρφωσης
πολιτικών βέλτιστης οδήγησης (επιτάχυνση,
πέδηση, κ.λπ.), β) η "οικολογική δρομολόγηση",
δηλαδή η εύρεση διαδρομών με το μικρότερο
αριθμό διανυθέντων χιλιομέτρων και τις λιγό-
τερες συνολικά εκπομπές διοξειδίου του άν-
θρακα, γ) η πολυτροπικότητα, η οποία επιτρέ-
πει την διοχέτευση της κίνησης με συνδυασμό
διαφόρων μέσων οδικής μεταφοράς, τρένα, λε-
ωφορεία, ταξί, ΙΧ, έχοντας ως κριτήρια την εξι-
σορρόπηση του μέγιστου αριθμού ανθρώπων
που μπορούν να μετακινηθούν και την ελάττω-
ση του περιβαλλοντικού τους αποτυπώματος.
Στο REDUCTION συνεργάστηκαν, για σαράντα
μήνες, εννέα ευρωπαϊκοί οργανισμοί από πέντε
χώρες. Ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο είχε το Τμή-
μα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών
Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας,
με τους καθηγητές Λ.Τασιούλα, Α. Κοράκη και
Δ.Κατσαρό, σχεδιάζοντας και υλοποιώντας
καινοτόμα πρωτόκολλα επικοινωνίας μεταξύ
οχημάτων που αποσκοπούσαν στη δρομολό-
γηση πληροφοριών και στην ομαδοποίηση
(platooning) οχημάτων.
Οι υπόλοιποι οργανισμοί που συμμετείχαν
στο έργο ήταν οι ακόλουθοι: University of
Hildesheim (Γερμανία) ως συντονιστής του
έργου, ΤραινΟΣΕ (Ελλάδα), Delphi Electronics
(Γερμανία), Trinite Automation (Ολλανδία),
Cyprus Transport Logistics (Κύπρος), University
of Aalborg και University of Aarhus (Δανία),
FlexDanmark (Δανία).
info
Ομάδα Νανοϋλικών & Οργανικών
Ηλεκτρονικών ΤΕΙ Κρήτης
info
REDUCTION
