Die neue Bundesregierung hat im Koalitionsvertrag festgelegt, dass im Jahr 2030 80% des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien stammen sollen. Offshore Windenergie ist ein wesentlicher Bestandteil dieser ehrgeizigen Ziele. Die Kapazitäten sollen auf mindestens 30 GW in 2030, 40 GW in 2035 und 70 GW in 2045 ausgebaut werden. Die Anbindung der Windparks an das Verbundnetz erfolgt dann über Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, genauso wie der Transport der elektrischen Energie in die Verbrauchszentren West- und Süddeutschlands. Damit wird auch der Wirkungsgrad der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung noch wichtiger. Größter Hebel - sowohl für die Wirkungsgradverbesserung als auch für die Reduktion der Investitionskosten der HGÜ Konverter - ist dabei die Reduktion der Anzahl der in Reihe geschalteten Submodule. Die Reihenschaltzahl ist durch die Sperrspannung der verwendeten Leistungshalbleiter bestimmt. Um die genannte Einsparziele zu erreichen, muss eine ganze Reihe innovativer Lösungen erforscht werden. Der Konverter muss für eine höhere Spannung pro Submodul geeignet sein, die Submodule müssen für die höhere Betriebsspannung ertüchtigt werden, vor allem aber - und dies ist die zentrale Innovation - muss die Sperrspannung der IGBT Module von 4500 V auf 6500 V angehoben werden, ohne dass die Verluste dabei signifikant steigen. Um dieses Ziel erreichen zu können, sind daher grundlegende Forschungsarbeiten an verschiedenen Stellen erforderlich. Es müssen sowohl die Chiptechnologie von IGBT und Diode, die Aufbau- und Verbindungstechnik im Modul als auch die Ansteuertechnik substantiell verbessert werden und kontinuierlich im Wechselspiel auf ihren Nutzen und ihre Umsetzbarkeit für zukünftige HGÜ Anlagen geprüft und co-optimiert werden.
Für die Effizienz von Solarzellen spielt der Lichteinfall in das Halbleitermaterial eine bedeutende Rolle. Dennoch sind elektrische Kontakte auf der Vorderseite der Solarzelle unerlässlich, um den generierten Strom abzuführen. Die Vorderseitenkontakte führen zu einer Abschattung der Solarzelle und reduzieren so den Lichteinfall. Daher sind besonders schmale Kontakte vorteilhaft. Immer schmalere Kontakte führen aber zu steigendem elektrischen Widerstand. In der heutigen Solarzellenfertigung muss daher ein Kompromiss gefunden werden. Einen Lösungsansatz stellen Kontakte dar, die das einfallende Sonnenlicht in die Solarzelle reflektieren. Dies ist bei Kontakten mit steilen, glatten Seitenwänden möglich, wobei ein dreieckiger Querschnitt die Idealform ist. Durch die gezielte Reflexion sinkt die effektive Abschattung der Zelle, ohne dass es einer weiteren Reduktion des Querschnitts der elektrischen Kontakte bedarf. Ein solcher Querschnitt lässt sich nicht mit konventionellen Siebdruckverfahren realisieren. Daher wird im Vorhaben eine glasbasierte Druckschablone mit mikrostrukturierten Kanälen untersucht. Ziel ist das Auslösehalten der Druckpaste so zu kontrollieren, dass reproduzierbare schmale Kontakte mit dreieckigem Querschnitt zuverlässig und langzeitstabil gedruckt werden können. Des Weiteren soll der Vorderseitenkontakt auch als Ätzmaske für einen folgenden Prozessschritt eingesetzt werden, um die optischen Eigenschaften der Solarzelle noch weiter zu verbessern. Unter den metallischen Vorderseitenkontakten soll die Schicht bestehen bleiben, um unter anderem einen geringen Kontaktwiderstand zwischen Halbleiter und Metall zu ermöglichen. Ziel ist hier, die zuvor gedruckte Silberpaste als Maske zu verwenden, ohne dass diese in ihren elektrischen Eigenschaften eingeschränkt wird oder beim Ätzschritt angegriffen wird.
Solarzellen aus III- V Halbleitern erreichen heute weltweit mit über 46 % die höchsten Umwandlungseffizienzen und finden industrielle Anwendung in Satelliten und in Konzentrator- PV Systemen. Als Ausgangsverbindungen werden Trimethylindium und Trimethylgallium als sogenannte 'Metallorganische Quellen' eingesetzt. Diese machen die Hälfte der Epitaxiekosten des Herstellprozesses aus. Zur Reduktion der Epitaxiekosten bietet sich das sogenannte 'Liquid- Indium' als hochreine Indium-Quelle an. Dazu soll ein produktionstauglicher Prozess für die Darstellung von Trimethylindium mittels eines Hochdruckverfahren und die folgende Umsetzung zum Liquid-Indium etabliert werden, was die Aufreinigung auf eine hochreine, epitaxietaugliche Qualität inklusive der analytischen Verfahren beinhaltet. Die Grundlage bieten dabei die Ergebnisse aus dem vorhergegangen KoReMo Projekt. Das Ziel des Teilprojektes für Dockweiler Chemicals stellt die Etablierung dieses großskaligen Produktionsprozesses dar, um bei den Projektpartnern das hochreine Material in der metallorganischen Gasphasenepitaxie einzusetzen.
Solarzellen aus III- V Halbleitern erreichen heute weltweit mit über 46 % die höchsten Umwandlungseffizienzen und finden industrielle Anwendung in Satelliten und in Konzentrator- PV Systemen. Als Ausgangsverbindungen werden Trimethylindium und Trimethylgallium als sogenannte 'Metallorganische Quellen' eingesetzt. Diese machen die Hälfte der Epitaxiekosten des Herstellprozesses aus. Zur Reduktion der Epitaxiekosten bietet sich das sogenannte 'Liquid- Indium' als hochreine Indium-Quelle an. Dazu soll ein produktionstauglicher Prozess für die Darstellung von Trimethylindium mittels eines Hochdruckverfahren und die folgende Umsetzung zum Liquid-Indium etabliert werden, was die Aufreinigung auf eine hochreine, epitaxietaugliche Qualität inklusive der analytischen Verfahren beinhaltet. Die Grundlage bieten dabei die Ergebnisse aus dem vorhergegangen KoReMo Projekt. Das Ziel des Teilprojektes für Dockweiler Chemicals stellt die Etablierung dieses großskaligen Produktionsprozesses dar, um bei den Projektpartnern das hochreine Material in der metallorganischen Gasphasenepitaxie einzusetzen.
Verwendet man halbleitende Materialien als Elektroden in elektrochemischen Zellen, so beobachtet man, dass bei Belichtung - also auch bei Sonneneinstrahlung - Photostroeme auftreten. Die so in Elektroenergie umgewandelte Strahlungsenergie kann direkt oder zur Wasserzersetzung, das heisst zur Wasserstofferzeugung, verwendet werden. Der geschilderte Funktionsablauf ist experimentell in den verschiedenen Stufen wenig untersucht. Zunaechst sollen moeglichst billige Halbleitermaterialien als Elektroden praepariert in elektrochemischen Solarzellen eingesetzt werden. Mit amorphen Halbleitern sollten kostenguenstige Anlagen erstellbar sein. Das Elektrodenmaterial selbst darf bei den auftretenden Photopotentialen nicht zersetzt werden.