革新太阳能电池研究：蒙特利尔大学自动化智能实验室
当今化学实验室讲究聪明工作，而非蛮干。更高的重现性和速度正提升吞吐量和研究质量。科学家终于摆脱繁琐重复的任务，得以专注于工作更具创造性的方面。
本文介绍 Daniel Chartrand 博士及其在蒙特利尔大学 (U of M) 构建的自动化平台。该平台旨在加速大学对太阳能电池的研究，为更绿色、更清洁的能源助力。
Chartrand 博士需要在惰性气氛舱内自动化小型测试太阳能电池的制造与表征。
太阳能电池
太阳能电池通过半导体材料吸收光子并转化为电能来发电。太阳能电池器件是太阳能电池板的电气构建模块。常用于生产清洁能源，也可用于光探测和强度测量。
太阳能电池生产并不总是环保的，因其消耗的材料和能源。这就是为什么全球研究人员在寻求更好的生产方法。
Chartrand 博士的系统为蒙特利尔大学化学实验室研究人员提供快速自动化平台，探索新型太阳能电池材料和生产方法。
自动化挑战
研究所需的玻璃基板很脆弱。每块都必须在完全相同条件下小心处理在惰性气氛舱内。这一挑战需要一台小巧、紧凑但高精度的机器人，能在狭窄空间机动。此外，平台组件需价格合理、高可靠、易使用。
解决方案
对于机器人组件，Chartrand 博士选择了世界最小六轴机械臂 Meca500。将机器人安装在直线轴上极大延伸了其作业范围，超越使用更大机器人可能获得的范围。机器人微米级可重复定位消除了对视觉或其他对齐系统的需求。
从人工到机器人化运动
首先，机器人在其基座上放置架子。然后，将玻璃基板从基座转移到旋涂机。接着，液体处理器在玻璃基板上制备并沉积液体，随后进行退火（热处理）加热板。达到设定时间后，机器人从加热板取出玻璃基板，翻转并放入托盘，托盘装满后由机器人装入真空室进行金属沉积。
收益
得益于此平台：吞吐量提升 10 倍。微米级可重复运动成为可能，可变溶液制备和退火时间也可实现。这转化为更高研究质量。最重要的是，Chartrand 博士的自动化让研究人员从繁琐重复的工作中解放出来，专注于创新，服务环境。
关于 Chartrand 博士
Daniel Chartrand 博士拥有蒙特利尔大学配位化学博士学位，过去十四年在此工作。目前担任化学系材料与分子光活性分析实验室 (LAMP) 研究顾问。Chartrand 博士对设计和实施自动化以增强分析技术吞吐量充满热情，如本文机器人化太阳能器件表征。
蒙特利尔大学
蒙特利尔大学是世界领先研究型大学之一。1878 年建于加拿大魁北克蒙特利尔，旨在通过站在知识前沿促进社会福祉。为此，大学于 2019 年启用名为 MIL 校区的最先进科学综合体，用于前沿研究。了解更多 >
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