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Strominduzierte Kontaktformierung für optimierte TOPCon- und Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen

Zusammenfassend hat StroKoTOP das Ziel für zukunftsrelevante, höchsteffiziente Solarzellen aufzuzeigen, wie sich mittels stromgestützter Kontaktformierung (StroKo) eine industrierelevante und nachhaltige Verbesserung von Solarzelleneffizienzen erreichen lässt. Eine weitere Wirkungsgradsteigerung von TOPCon Zellstrukturen durch Anpassung der Vorprozesse auf eine nachgelagerte StroKo wird demonstriert. Die Wirkungsweise von StroKo auf Zellen mit silberarmen geplateten Kontakten wird untersucht und es werden Verbesserungen in der Plating Route (Herstellungssequenz von Solarzellen mit geplateten Kontakten) identifiziert, die durch den Einsatz von StroKo ermöglicht werden. Es wird in einem proof-of-principle gezeigt, dass sich StroKo auch auf ausgewählte Silizium-Perowskit-Tandem Strukturen anwenden lässt. Es wird eine Demonstratoranlage gebaut, die eine on-the-fly Anwendung von StroKo auf G12 Waferformaten zulässt und durch Veränderungen der bisherigen Hardware wird die Taktzeit den Anforderungen an die steigende Taktzeit in der Industrie angepasst.

Wissenschaftliche Unterstützung der Energieberatung

Ausgangslage: Die Erhöhung der Energieeffizienz und eine sparsame umweltfreundliche Energieverwendung sind von zentraler Bedeutung für eine nachhaltige zukunftsfähige Entwicklung. Ein wichtiges Instrument für die Umsetzung energiepolitischer Zielsetzungen ist die Energieberatung. Ziele: Die Energieberatung in Hessen soll in ihrem weiteren Aufbau und ihrer fortlaufenden Arbeit unterstützt werden. Energieberater, Architekten, Ingenieure, Wissenschaftler und Beratungseinrichtungen sollen zum Informationsaustausch angeregt und mit Informationen sowie Beratungsinstrumenten versorgt werden. Vorgehen: Das IWU leistet Unterstützung in folgenden Bereichen: - Wissenschaftliche Betreuung der Energiespar-Informationen : Das IWU betreut die Broschürenserie Energiespar-Informationen des Landes Hessen, die im Internet und als kostenlose Information angeboten werden. Die Broschüren werden inhaltlich aktuellen Entwicklungen angepasst und grafisch anschaulicher gestaltet. Zu den 13 Themenschwerpunkten gehören u. a. der bauliche Wärmeschutz, die Herstellung einer luftdichten Gebäudehülle und die Haustechnik. - Beratung zu Fragen der effizienten Energienutzung: Im Rahmen von Vorträgen, Veröffentlichungen und allgemeinen Anfragen beantwortet das IWU spezielle Fragen aus dem Bereich der effizienten Energienutzung und der praktischen Umsetzung. Die wichtigsten Themen sind Niedrigenergie- und Passivhäuser, Energieeinsparung im Gebäudebestand sowie die effiziente Stromnutzung. - Arbeitskreis Energieberatung: Dieser Arbeitskreis des IWU behandelt aktuelle Themen aus dem Bereich der rationellen Energieverwendung in Gebäuden. Zum Adressatenkreis gehören Architekten, Ingenieure und Berater aus der Energie- und Wohnungswirtschaft im privaten wie öffentlichen Bereich.

Erstellung einer neuartigen netzgekoppelten Photovoltaik-Anlage zur Stromerzeugnung mit beidseitig lichtausnutzenden (bifacialen) PV-Modulen

Erstellung einer neuartigen und (bisher) weltweit einmaligen netzgekoppelten Photovoltaik (PV) Anlage zur Stromerzeugung mit beidseitig lichtausnutzenden (bifacialen) PV-Modulen und einseitigen Standard-PV-Modulen in gleichartig aufgebauten und aufgestaenderten PV-Anlagen im Netzbetrieb. Ziel ist es, den Nachweis zu erbringen, dass bei optimaler Aufstaenderung bifaciale PV-Module auch in groesseren Anlagen mit mehreren Kilowatt Leistung hoehere Ertraege als einseitig lichtempfindliche Module (bezogen auf die Zellflaeche bis zu 30 Prozent) erzielen koennen. Der erstmalige Einsatz von bifacialen PV-Modulen in groesserem Massstab in einem System soll das am ISFH nachgewiesene hohe Potential der bifacialen Siliziumsolarzellen aufzeigen und nutzbar machen. Mehrertraege von 20 Prozent bis 30 Prozent bei gleicher Zellflaeche (in bezug auf herkoemmliche einseitige Module) sind bei der Aufstaenderung der Module vor einem hellen Hintergrund zu erwarten. Die geplante PV-Anlage mit bifacialen PV-Modulen soll insgesamt ca. 2,5 kWp Leistung aufweisen und auf einem Flachdach des Betriebsgebaeudes der Stadtwerke Rinteln in Rinteln verschattungsfrei installiert werden. Die PV-Module sollen dabei in einem lockeren Abstand vor einem hellen Hintergrund auf die vorhandene Aufstaenderung aufgebracht werden. Eine existierende PV-Anlage mit einseitigen (standard) PV-Modulen mit 5 kWp Anschlussleistung, die bereits 1995 am gleichen Standort in Betrieb genommen wurde, ist als Referenzanlage (gleiche Neigung und Ausrichtung) bestens geeignet. Die Stadtwerke Rinteln beteiligen sich wesentlich an der Finanzierung des Projekts. Das ISFH plant die Anlage und ueberwacht den Betrieb, wobei eine kontinuierliche Messwerterfassung, Leistungsmessung und technische Betreuung der installierten PV-Module und Einzelkomponenten die Basis fuer eine Ertragsoptimierung der PV-Anlagen bilden. Ein kritischer Vergleich der Einzelkomponenten und des Gesamtsystems wird durchgefuehrt und Optimierungspotentiale aufgezeigt. Themenschwerpunkte: 1) Entwurf und Planung eines PV-Moduls mit beidseitig lichtempfindlichen Si-Solarzellen in Absprache mit der Firma ASE GmbH in Alzenau. (angestrebter Wirkungsgrad: Vorderseite ca 13-15 Prozent, Rueckseite ca 11-13 Prozent) 2) Fertigung der Module durch Firma ASE. 3) Leistungszertifizierung an bis zu 10 ausgewaehlten PV-Modulen am ISFH (Vorder- und Rueckseitenwirkungsgrad. 4) Entwurf und Bau einer Haltevorrichtung fuer die vorhandene Aufstaenderungseinheit auf einem Flachdach. 5) Installation der PV-Module bei den Stadtwerken Rinteln: Aufstaenderung Richtung Sueden, Neigung 30 Grad; Abstand vor hellem Hintergrund ca. 20-30 Zentimeter; Abstand der Module untereinander ca. 30 Zentimeter. 6) Optimierung der notwendigen elektrischen Systemtechnik: Rest der elektrischen Komponenten; Einsatz eines Input-Outputkontrollers; Vermessung der elektrischen Kennlinie des installierten PV-Generators mit Hilfe des am ISFH entwickelten Kennlinienanalysators....

Untersuchung des Diesel/Gas-Verfahrens bezueglich seiner Eignung zur Verbesserung der Abgasqualitaet

Der Wirkungsgrad von Dieselmotoren ist wegen des thermodynamisch guenstigeren Arbeitsprozesses besser als jener von Ottomotoren. Darueberhinaus erfolgt die Verbrennung des Kraftstoffes wesentlich schadstoffaermer, abgesehen vom nachstoechiometrischen Bereich, in dem das Dieselverfahren zur Russbildung neigt. Ersetzt man die eingespritzte Dieselkraftstoffmenge weitgehend durch der Ansaugluft beigemischtes Brenngas - der Dieselkraftstoff dient dann nur noch zur Zuendung des Gemischs -, so kann die Feststoffemission und damit auch die Emission biologisch aktiver bzw. krebserregender benzolloeslicher Substanzen stark vermindert werden. Einer verfahrensbedingt hoeheren Emission unverbrannter Abgaskomponenten kann durch verschiedene motorische Massnahmen, wie Drosselung der Ansaugluft, Gemischvorwaermung, partielle Rueckfuehrung gekuehlter bzw. besser ungekuehlter Abgase begegnet werden. Die Gaszugabe ermoeglicht eine verstaerkte Abgasrueckfuehrung und so eine weitergehende Verminderung der Stickoxidemission. Im obersten Lastbereich kann die Verschiebung der Russgrenze zur Leistungs- und Wirkungsgradsteigerung genutzt werden. Das Gesamtkonzept dieses Verfahrens bezieht in seiner letzten Phase die Installation eines Vergasungsreaktors direkt am Motor ein mit dem Ziel, fuer mobile Zwecke aus fluessigen Kraftstoffen direkt das notwendige Brenngas herzustellen.

Experimentelle Untersuchung der Energiewandlung und des Pumpens in Gasströmungen mittels an nanostrukturierten Elektroden erzeugten Koronaentladungen

Der Energiewandlungsprozess in einem elektrohydrodynamischen Generator mit einer nanostrukturierten Elektrode soll experimentell untersucht werden. Dazu werden freie Ladungen über eine Koronaentladung in eine Gasströmung eingebracht und durch die Reibung mit den umgebenden Gasmolekülen zu einer Gegenelektrode transportiert. Auf diese Weise wird mechanische in elektrische Energie gewandelt. Aus Vorarbeiten existieren Hinweise, dass mit Hilfe von nanostrukturierten Elektroden der Energiewandlungsprozess deutlich effizienter gestaltet werden kann als mit herkömmlichen Elektroden. Es soll eine Energiestrombilanz aufgestellt werden, welche die Grundlage für die daran anschließende Maximierung der Energiewandlungseffizienz bildet. Später soll der Generator in einen Capillary Pumped Loop integriert werden, der es ermöglichen soll, thermische in elektrische Energie zu wandeln. Im Kontext miniaturisierter Energiewandlersysteme soll auch das Potential von Koronaentladungen zur Förderung von Luft für Verbrennungsprozesse untersucht werden.

Bauwerksaufnahme eines Veraltungsgebäudes aus den 1960er Jahren zur Konzeption einer energetischen Sanierung mit Wärmebrückenbetrachtungen

EnEff:Stadt: Energieeffizienzsteigerung durch die klimaangepasste, synergetische Nutzung von innovativem Energie- und Regenwassermanagement für das Stadtquartier ecoSquare, Teilvorhaben: Entwicklung Planungswerkzeug und Entwicklung Energiekonzept

EnEff:Stadt: Energieeffizienzsteigerung durch die klimaangepasste, synergetische Nutzung von innovativem Energie- und Regenwassermanagement für das Stadtquartier ecoSquare, Teilvorhaben: Zisternenaktivierung und Energiemonitoring

EnEff:Stadt: Energieeffizienzsteigerung durch die klimaangepasste, synergetische Nutzung von innovativem Energie- und Regenwassermanagement für das Stadtquartier ecoSquare, Teilvorhaben: Gesamtheitliche Konzeptionierung, Planung und Umsetzung eines integralen Regenwassermanagement

Energierelevante Typenpruefung fuer Oel- und Gasheizkessel mit Geblaesebrenner

Ziel sind genauere Aussagen ueber das energetische Verhalten von Heizkesseln mit Geblaesebrenner. Es wird ein Berechnungsmodell verwendet, das anhand der Daten der Typenpruefung den Nutzungsgrad des Kessels bestimmt. Der Weg ueber das Berechnungsmodell erspart einen grossen Teil der sonst erforderlichen Messungen. Das Projekt testet vorgeschlagene Modelle aufgrund von Pruefstandsmessungen verschiedener Kesseltypen und entwickelt sie weiter.

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