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Teilvorhaben: Grundlagen zur Abscheidung von Festelektrolyten basierend auf organischen Lochleitern bzw. Gelelektrolyten für textile Solarzellen

Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagen zur Abscheidung von Festelektrolyten basierend auf organischen Lochleitern bzw. Gelelektrolyten für textile Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. durchgeführt. Entwicklung von Festelektrolyten auf Basis organischer Halbleiterpolymere bzw. organischer Lochleiter sowie Weiterentwicklung von Gelelektrolyten und Erarbeitung technologischer Prinziplösungen zur Abscheidung dieser Materialien auf fadenförmigen Substraten zur Applikation in textilbasierten Hybrid- und Farbstoffsolarzellen. Material-/Schicht-Charakterisierungen zur Auswahl geeigneter organischer Halbleiter/ Lochleiter-Farbstoffkombinationen mit ZnO-Elektroden, Weiterentwicklung und Anpassung des Gelelektrolyten, Erprobung von möglichen Abscheide- und Beschichtungstechnologien auf planaren und fadenförmigen Elektroden, Übertragung auf eine weiterzuentwickelnden Fadenbeschichtungsanlage, Aufbau und Charakterisierung teiltextiler und textiler Hybrid- und Farbstoffsolarzellen, Entwicklung von textilen Zellgeometrien und Kontaktierungen, intensiver Austausch und Weitergabe von Proben bzw. gemeinsame Experimente mit den Partnern, Projekttreffen und Berichterstattung

Teilprojekt 3: Entwicklung von Druckpasten

Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung von Druckpasten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pröll KG durchgeführt. Farbstoffsolarzellen lassen sich kostengünstig mit Drucktechnologien des Siebdrucks herstellen. Dabei werden nanoskalige Werkstoffe auf das Substrat (meist Glas, in einigen Fällen auch Folien) aufgebracht. Die Technik der Farbstoffsolarzellen stellt hohe Anforderungen an die benötigten TiO2-, ZrO2-, und Platin-Druckpasten sowie Glaslotpasten. So müssen die Verlaufseigenschaften (Substratbenetzung, Entschäumung und Oberflächenverlauf), die Thixotrophie und die Trocknungseigenschaften optimal eingestellt sein. Im Rahmen dieses Projekts werden Druckpasten entwickelt, die diesen Anforderungen genügen. Durchzuführende Arbeiten: a) Analyse und Identifikation aktueller und zukünftiger Trends im Innovationsfeld Photovoltaik, b) Ausarbeitung produkt- und dienstleistungsspezifischer Anwendungsspezifikationen einschließlich betriebswirtschaftlicher und nachhaltigkeitsspezifischer Rahmenbedingungen für die Realisierung von Farbstoffzellenanwendungen, c) Entwicklung von TiO2-, ZrO2- und Platin-Druckpasten sowie Glaslotpasten, die den Anforderungen an Umweltverträglichkeit genügen. Entwicklung eines serienreifen Verfahrens zur Produktion von Farbstoffsolarzellen.

Teilprojekt 1: Leitvorhaben

Das Projekt "Teilprojekt 1: Leitvorhaben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation durchgeführt. Die Ziele des Vorhabens gliedern sich wie folgt: 1. Weiterentwicklung der Farbstoffsolarzellentechnologie zur Erreichung einer verbesserten energetischen Amortisationszeit, zur Verbreitung bestehender und zur Erschließung neuer Anwendungsfelder. Damit sollen deutliche Umweltentlastungen erzielt, neue Märkte und Arbeitsplätze geschaffen und mit Blick auf Anwendungen in Entwicklungsländern entwicklungspolitische Ziele einer nachhaltigen Entwicklung erreicht werden, 2. Entwicklung eines ressourceneffizienten Produktionsverfahrens unter Verwendung umwelt-freundlicher Chemikalien basierend auf der Siebdrucktechnik, 3. Entwicklung von Anwendungsszenarien für die Anwendung von Farbstoffsolarzellen auf Fassaden, für netzunabhängige Anwendungen und für mobile Sensoren für die Umwelttechnik, 4. Erhöhung der Richtungssicherheit der Entwicklungen im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung durch Umweltwirkungsabschätzungen sowie die Ermittlung wirtschaftlicher und entwicklungspolitischer Potenziale; 5. Entwicklung von Gestaltungskonzepten für eine umweltgerechte Produktentwicklung (z. B. recyclinggerechte Konstruktion und Herstellung). Geplante Forschungsarbeiten und Arbeitsprogramm: Das Vorhaben umfasst drei Hauptteile: Im Mittelpunkt steht die kooperative Technologieentwicklung von Farbstoffsolarzellen in der Zusammenarbeit maßgeblicher Unternehmen der zukünftigen Wertschöpfungskette, wissenschaftlicher Einrichtungen und relevanter Verbände und Transferpartner. Die konkrete Technologie- und Marktentwicklung wird durch eine Innovations- und Technikanalyse unterstützt, in der Technologie- und Produkt-Roadmaps erarbeitet, Lebenszyklusanalysen durchgeführt und die Erfolgsfaktoren der Produktinnovation in der Solarwirtschaft herausgearbeitet werden. Der dritte Teil schließlich umfasst Maßnahmen zum Ergebnistransfer. Die Ergebnisse dieser drei Blöcke sind eng verzahnt und werden wechselseitig genutzt, so dass hohe Synergieeffekte erzielt werden können.

Entwicklung neuartiger Elektrolyte für Farbstoffsolarzellen hoher Langzeitstabilität

Das Projekt "Entwicklung neuartiger Elektrolyte für Farbstoffsolarzellen hoher Langzeitstabilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Merck KGaA durchgeführt. Entwicklung neuartiger Elektrolyte auf der Basis von ionischen Flüssigkeiten zur Verwendung in Farbstoffsolarzellen. Aufskalierung und Bereitstellung für die Partner. Die Elektrolyte gehen deutlich über den Stand der Technik hinaus und sollen wesentlich zur Erreichung der Gesamtziele: Langzeitstabilität, Effizienzen von mind. 10 Prozent und Wirtschaftlichkeit beitragen. AP 1.2: Synthese, Aufreinigung, Charakterisierung und Auswahl von binären ionischen Flüssigkeiten / Elektrolytsystemen verschiedener Generationen: GEN0-GEN2. Weitergabe von 2-3 erfolgversprechenden Systemen an die Partner für Testzwecke. AP4.1: Entwicklung von Konzepten zur Aufskalierung von ausgewählten Elektrolytsystemen zur Befüllung von Demonstratorzellen. AP5/AP7: Untersuchungen zu Anwendungsfeldern und Transfer der Projektergebnisse in Forschung und Praxis. Ressourcen Merck investiert insgesamt 81 MM Personal. Aufbau einer Produktion und Geschäftes mit Elektrolyten und Mischungen auf der Basis von ionischen Flüssigkeiten am Standort für Farbstoffsolarzellen.

SusHy - Edelmetallfreie Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energiequellen - Sustainable Hydrogen

Das Projekt "SusHy - Edelmetallfreie Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energiequellen - Sustainable Hydrogen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von edelmetallfreien Katalysatoren für ein effizienzoptimiertes, photo-elektrochemisches Modul zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe von Sonnenlicht als Energieträger. Hierbei soll ein Systemwirkungsgrad1 von Sonnenlicht zu Wasserstoff von mindestens 10 Prozent erreicht werden. Mit diesem Projekt wird ein wichtiger Beitrag zum Förderschwerpunkt geleistet, da im Erfolgsfall eine Möglichkeit zur regenerativen Erzeugung von Wasserstoff als Energieträger bereitgestellt wird. Darüber hinaus wird die Abhängigkeit von Edelmetallen (z. B. Platin), die für die elektrochemische Herstellung von Wasserstoff derzeit als Katalysator verwendet werden, reduziert, indem diese durch neue Katalysatoren wie Metall(oxid)katalysatoren und auf Kohlenstoff basierenden Materialien substituiert werden. Hiermit kann sowohl die Abhängigkeit von Edelmetallimporten dauerhaft verringert, als auch die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft durch Senkung der Energie- und Materialkosten im Bereich der Wasserstofferzeugung durch erneuerbare Energien verbessert und somit die Umwelt nachhaltig entlastet werden.

Entwicklung von Anwendungsfeldern für Farbstoffsolarzellen (Im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft)

Das Projekt "Entwicklung von Anwendungsfeldern für Farbstoffsolarzellen (Im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation durchgeführt.

Entwicklung eines neuartigen, optisch schaltbaren Fensterelements (sog. photoelektrochromes System)

Das Projekt "Entwicklung eines neuartigen, optisch schaltbaren Fensterelements (sog. photoelektrochromes System)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburger Materialforschungszentrum durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen, optisch schaltbaren Duennschichtsystems, dem sogenannten photoelektrochromen System. In ihm werden das Prinzip von farbstoffsensibilisierter Solarzelle und elektrochromen Systemen verbunden. Es besteht die Aussicht Fenster herzustellen, die in ihrer Farbe reversibel von transparent zu blau geschaltet werden koennen. Durch die photovoltaische Komponente ist keine externe Spannungsversorgung noetig. Hierzu sind Herstellungsverfahren von Uebergangsmetalloxidschichten auf Glassubstraten zu entwickeln. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung eines festen Ionenleiters. Zum Verstaendnis des Gesamtsystems werden die Einzelkomponenten und das System charakterisiert und es wird ein mathematisches Modell fuer die Funktion des Systems aufgestellt. Die Stabilitaet des Systems wird untersucht und die Komponenten werden im Hinblick auf Funktion und Stabilitaet des Systems optimiert. Anwendungen sind optisch schaltbare Fensterelemente zum Ueberhitzungs- oder Blendschutz, wie sie bevorzugt im Bereich der Gebaeudeverglasung und bei Sonnendaechern fuer Kraftfahrzeuge Verwendung finden koennen. Hierzu gibt es bereits Interesse aus der Industrie.

Erforschung von Cobalt-basierten Elektrolyten

Das Projekt "Erforschung von Cobalt-basierten Elektrolyten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Merck KGaA durchgeführt. Im Projekt sollen neuartige Elektrolyte zur Verwendung in Farbstoffsolarzellen entwickelt werden. Die Elektrolyte gehen deutlich über den Stand der Technik hinaus und tragen wesentlich zur Erreichung der angestrebten Rekordeffizienz von 15Prozent in der Einzelzelle und der Langzeitstabilität bei. Die Elektrolyte werden gezielt auf die im Projekt entwickelten neuartigen Kupfer-Redoxsysteme sowie die Absorbermaterialien abgestimmt. Vielversprechende Elektrolyte werden aufskaliert und den Partnern für Tests in großflächigen Modulen zur Verfügung gestellt. - Entwicklung und Herstellung neuer Kupferkomplexe - Entwicklung und Charakterisierung von neuartigen Elektrolyten (Gen0 - Gen3) in Abstimmung auf den jeweils verwendeten Redoxmediator und Farbstoff - Bestimmung und Interpretation der Zellkinetiken - Aufskalierung des Gen3 Kupferkomplexes und des entsprechenden Elektrolyten - Investition gesamt (Merck): 54 MM Personal.

Verbundprojekt 'Organische Solarzellen'

Das Projekt "Verbundprojekt 'Organische Solarzellen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Luftreinhaltung durchgeführt. Zielsetzung: Beschreibung grundlegender photophysikalischer Vorgaenge in organischen Halbleitern als Beitrag zur Optimierung organischer Solarzellen. Arbeitsprogramm: Untersuchung der Kinetik der photochemisch erzeugten Ladungstraeger in Schichten und Schichtverbaenden organischer Farbstoffe bzw Pigmente. Studium von Einfluessen der Struktur, des Ordnungsgrades und des Schichtaufbaues auf die Lebensdauer und die Effektivitaet fuer die Erzeugung freier Ladungstraeger. Methoden: Photo-EMK, Lumineszenz.

Multichromophore Donor-Akzeptor-Farbstoffsysteme

Das Projekt "Multichromophore Donor-Akzeptor-Farbstoffsysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie, Arbeitsgruppe Organische Chemie durchgeführt. 1) Synthese, Charakterisierung und Optimierung von Multichromophorsystemen für erhöhte Solarzelleffizienz 2) Als Methoden werden organische Synthese und entsprechende Trennmethoden (z.B. HPLC, GPC) eingesetzt. Die Charakterisierung erfolgt durch physikalisch chemische Methoden NMR, IR, UV, Fluoreszenz. Die Effizienzbestimmung erfolgt in Zusammenarbeit mit dem ISE in Solartestzellen. 3) Die optimierten Multichromophorsysteme sollen zu einer deutlichen Effizienzsteigerung führen (größer als 10 Prozent), die für eine Vermarktung von organischen Solarzellen essentiell ist. Dieses Ziel kann nur im Verbund mit den anderen Projektpartnern erreicht werden.

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