Διεθνής Πρωτοπορία του ΕΛΜΕΠΑ στις Αναδυόμενες Φωτοβολταϊκές και Ηλεκτρονικές Διατάξεις

Το Εργαστήριο Νανοϋλικών για Αναδυόμενες Διατάξεις (NANO@HMU) του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου (ΕΛΜΕΠΑ) με υπεύθυνο τον Καθηγητή Εμμανουήλ Κυμάκη πρωτοπορεί πανευρωπαϊκά τα τελευταία χρόνια στον τομέα των εκτυπώσιμων φωτοβολταϊκών διατάξεων και ηλεκτρονικών ενσωματώνοντας δισδιάστατα υλικά όπως το γραφένιο. Η διαπιστωμένη έρευνα αιχμής υψηλής απήχησης της ερευνητικής ομάδας NANO@HMU χρηματοδοτήθηκε τα τελευταία χρόνια μέσω πλειάδας ανταγωνιστικών εθνικών και ευρωπαϊκών ερευνητικών προγραμμάτων συνολικού ύψους >9.5 εκ. ευρώ, με σημείο αναφοράς τη συμμετοχή στο Graphene Flagship -πρόγραμμα ναυαρχίδα της ευρωπαϊκής επιτροπής- που στοχεύει στην ανάπτυξη τεχνολογιών παραγωγής ενέργειας με βάση το γραφένιο. Μάλιστα, για πρώτη φορά στον κόσμο, εννέα φωτοβολταϊκά πλαίσια περοβσκίτη με βάση το γραφένιο συνολικής επιφάνειας 4.5 m2 κατασκευάστηκαν και τοποθετήθηκαν στις ειδικές εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκού πάρκου (Solar Farm) του ΕΛΜΕΠΑ επιτρέποντας τη συνεχή μέτρηση της απόδοσής τους υπό πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες συγκριτικά με εμπορικές τεχνολογίες (πυρίτιο κ.α.)-, μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο εξώφυλλο του κορυφαίου επιστημονικού περιοδικού Nature Energy¹. 

Ενδεικτικό της έρευνας αιχμής που διεξάγεται στο NANO@HMU και της ποιότητας των ερευνητικών υποδομών του Εργαστηρίου του Τμήματος ΗΜΜΥ του ΕΛΜΕΠΑ είναι η παράλληλη συμμετοχή της ομάδας σε τρεις ευρωπαϊκές υποδομές ερευνητικών εγκαταστάσεων (research infrastructures). Ειδικότερα, η υποδομή EMERGE στοχεύει σε εκτυπώσιμα «πράσινα» ηλεκτρονικά, το INFRACHIP σχετίζεται με την ανάπτυξη αναδυόμενων chip ημιαγωγών, και το RISENERGY επικεντρώνεται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ο Επίκουρος Καθηγητής του Τμήματος ΗΜΜΥ, Κωνσταντίνος Ρογδάκης, συμμετέχει μάλιστα στη συντονιστική επιτροπή των γραφείων επικοινωνίας των κοινοπραξιών αυτών. Χρήστες των υποδομών (με δωρεάν πρόσβαση) δύνανται να είναι ευρωπαϊκά Πανεπιστήμια, ερευνητικά Εργαστήρια, μικρομεσαίες επιχειρήσεις (SMEs) αλλά και βιομηχανίες. 

Οι καθηγητές Εμμανουήλ Κυμάκης και Κωνσταντίνος Ρογδάκης στις εγκαταστάσεις του NANO@HMU στο ΗΜΜΥ/ΕΛΜΕΠΑ

Το EMERGE στοχεύει στη δημιουργία του πρώτου ευρωπαϊκού δικτύου ερευνητικών εγκαταστάσεων με αντικείμενο τις αναδυόμενες τεχνολογίες εκτύπωσης καινοτόμων ηλεκτρονικών και φωτονικών συσκευών. Οι παροχές του δικτύου περιλαμβάνουν ανάπτυξη μελανιών, διεργασίες εκτύπωσης συσκευών μεγάλης κλίμακας, μοντελοποίηση διεργασιών κατασκευής, αλλά και οπτοηλεκτρονικό χαρακτηρισμό πρωτοτύπων, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα ερευνητικών περιοχών, από την παρασκευή καινοτόμων υλικών έως τη σχεδίαση και την αρχιτεκτονική διεργασιών, συσκευών και ολοκληρωμένων συστημάτων. 

Το INFRACHIP αποτελεί την πρώτη ολοκληρωμένη, κατανεμημένη ερευνητική υποδομή ως μια ευρύτερη ευρωπαϊκή ερευνητική πλατφόρμα για τη βιώσιμη ανάπτυξη της επόμενης γενιάς υβριδικών τσιπ ημιαγωγών (hybrid chips). Αυτό το φιλόδοξο έργο θα διευκολύνει την πρόσβαση σε τεχνολογίες τελευταίας γενιάς στον τομέα των ημιαγωγών, προκειμένου να επιταχυνθούν η έρευνα και η καινοτομία και να ανταποκριθούν σε προκλήσεις σύμφωνα με τους στόχους που έχει θέσει η ΕΕ με το European Chips Act. Το InfraChip θα κινητοποιήσει μια κρίσιμη μάζα ανθρώπων με εξειδικευμένες γνώσεις, τεχνολογικές συμπράξεις και επενδύσεις κεφαλαίων σε εξοπλισμό τελευταίας τεχνολογίας για να αντιμετωπίσει τη δίδυμη ψηφιακή και πράσινη μετάβαση της ΕΕ και να διασφαλίσει έτσι την ικανότητα της Ευρώπης να καινοτομεί σε πρώιμα έως μεσαία επίπεδα ετοιμότητας (technology readiness levels). Το InfraChip προσφέρει πρόσβαση σε τεχνολογίες για την παραγωγή τσιπ που τροφοδοτούν ενέργεια (power), αντιλαμβάνονται (sense), υπολογίζουν (compute) και συνδέονται (connect), και ως εκ τούτου επιτρέπουν την ενεργοποίηση και τον έλεγχο συστημάτων. Περισσότερες λεπτομέρειες για το INFRACHIP μπορούν να βρεθούν σε ένα πρόσφατο άρθρο (white paper) που συνοψίζει τους βασικούς ερευνητικούς σκοπούς του², αλλά  σε ένα πρόσφατο δημοσίευμα στο διεθνούς κύρους Nature Reviews Electrical Engineering (μεταξύ των συγγραφέων στα άρθρα 1-3 είναι ο Επικ. Καθηγητής Κωνσταντίνος Ρογδάκης και ο Καθηγητής Εμμανουήλ Κυμάκης)³.

Η επιτυχία του NANO@HMU και του Τμήματος ΗΜΜΥ του ΕΛΜΕΠΑ επισφραγίζεται με την αποδοχή της πρότασης ELEGANCE από την ΕΕ, στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Καινοτομίας (EIC), και ειδικότερα της προκήρυξης Pathfinder Challenge – Responsible Electronics, με συντονιστή το ΕΛΜΕΠΑ. Το ΕLEGANCE είναι μία από τις συνολικά 8 προτάσεις που επιλέχθηκαν για να αντιμετωπίσουν το γενικότερο πρόβλημα της ανάπτυξης καινοτόμων, «πράσινων» ηλεκτρονικών με μηδενική περιβαλλοντολογική επίπτωση.


¹https://www.nature.com/articles/s41560-022-01035-4

²Hybrid chips to enable a sustainable internet of things technology: opportunities and challenges | Discover Materials (springer.com)

³https://www.nature.com/articles/s44287-024-00064-3 

Στο εξώφυλλο φωτογραφία των ερευνητικών υποδομών του NANO@HMU στο ΗΜΜΥ/ΕΛΜΕΠΑ.