Hotmelt-Klebstoffe für Kartonverpackungen basieren fast ausschließlich auf petrochemischen Grundstoffen. Einzelne Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe stehen zwar zur Verfügung, haben den Eintritt in den Massenmarkt bis heute jedoch nicht geschafft. Ziel des Vorhabens ist es, biobasierte Hotmelt-Klebstoffe zu entwickeln und hinsichtlich Rohstoffsituation, Kosten, Verarbeitungseigenschaften, Klebkraft, Alterung und Rezyklierbarkeit zu bewerten und zur Anwendung zu bringen. Die Vorteile der neu zu entwickelnden Klebstoffe liegen im Einsatz gut verfügbarer nachwachsender Rohstoffe (Stärke, Chitosan und weitere Polysaccharide) sowie in den zu erwartenden positiven Einflüssen auf die Rezyklierbarkeit solcher Produkte, sowohl in Bezug auf die Reduzierung klebender Verunreinigungen (Stickies) als auch hinsichtlich der Migration von unerwünschten Inhaltsstoffen in verpackte Lebensmittel. Die Vorhabensziele wollen die Institute unter Einbeziehung eines Konsortiums von Stärkeindustrie, Additiv- und Klebstoffherstellern, Maschinen- und Anlagenbau für Klebesysteme sowie Verpackungsindustrie erreichen. Der Schwerpunkt der PTS liegt dabei auf der Anwendungsentwicklung. Dazu werden Verarbeitungsprüfungen der entwickelten Klebstoffe mittels Laborverklebungen durchgeführt (AP4) und durch geeignete Festigkeitsprüfungen (AP5) Haftkräfte und das Verhalten bei Alterung bewertet (AP6). Die Untersuchungsergebnisse fließen iterativ in die Weiterentwicklung der Biocompounds ein, indem Vorschläge zur Veränderung von Verarbeitungsparametern erarbeitet werden (AP2). Unter Federführung der PTS sollen durch die Unternehmen der Verpackungsbranche konkrete marktfähige Produkte für den Bereich der Lebensmittelverpackungen erarbeitet und zur Anwendung gebracht werden (AP7). Diese Bioklebstoffe werden schließlich einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen, die eine Bewertung der Verfügbarkeit der Rohstoffe sowie die Rezyklierbarkeit der verklebten Packmittel einschließt (AP8).
Das Projekt zielt auf die Senkung der spezifischen Modulkosten (in €/Wp) und die Steigerung des Modulwirkungsgrades, in dem drei Ansätze zur Verschaltung von kristallinen Standard-Siliciumsolarzellen verfolgt werden. Erstens sollen Zellverbinder entwickelt werden, die abschnittsweise leistungssteigernde lichtreflektierende Oberflächen aufweisen und ebenfalls nur abschnittsweise mit Lotlegierung beschichtet sind (Phase A). Diese kostengünstigen Verbinder ' Flachband oder Runddraht - sollen in industriellen Stringern von Modulherstellern verarbeitet werden können. Zweitens soll eine Verbindungstechnik mit Lotpaste oder Leitkleber anstelle von vollflächig aufgetragener Lotlegierung auf dem Verbinder entwickelt werden, so dass hochwertige Fügestellen mit weniger Materialverbrauch und damit kostengünstiger als der heutige Standard hergestellt werden können (Phase B). Drittens soll ' in Anlehnung an das Schindelkonzept - eine Verschaltungstechnik zur Steigerung des Modulwirkungsgrades entwickelt werden, das auf der Randverschaltung von geteilten Zellen basiert (Phase C). Dabei sollen die Zellzwischenräume mit dem reflektierenden Verschaltungselement ideal ausgenutzt werden und die Vorderseiten der Zellen nicht verschattet werden. Die Projektidee gliedert sich in 3 Phasen: a) Selektiv beschichteter Zellverbinder mit abschnittsweiser Lotbeschichtung und reflektierenden Schichten. - kostengünstige, leistungssteigernde Verbinder für den Einsatz in heutigen Stringern (Reduktion der spezifischen Modulkosten €/Wp) b) Verbindungskonzept für unbelotete Metallverbinder mit Lotpaste bzw. Leitkleber. - zuverlässigere Fügestellen als bei konventioneller Verschaltung unter IEC61215-Prüfbedingungen und reduzierter Silberanteil für Verschaltung c) Randverschaltung von geteilten Zellen mit Hilfe von reflektierenden Randverbindern (Draht, Folie) zur Steigerung des Modulwirkungsgrades. - industrietaugliches Randverschaltungskonzept mit CTM-Verhältnis = 95% im Wirkungsgrad.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Erforschung des Klebfügens metallischer Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen unter den besonderen Anforderungen des automobilen Betriebs, um eine technologische und wirtschaftliche Alternative zum heute etablierten Laserschweißprozess aufzuzeigen. Das ifs erarbeitet und begleitet innerhalb des Projektes die Entwicklung und Untersuchung der Vorbehandlungs- bzw. Beschichtungstechnologie der Substrate, die Klebstoffformulierung und Klebstoffapplikation sowie alternative Schweißprozesse. Dabei fließen vor allem die umfangreichen Erfahrungen des Institutes hinsichtlich der Formulierung und Applikation von Klebstoffen unter Berücksichtigung der besonderen Ansprüche im Bereich der Elektromobilität in das Projekt mit ein. Durch intensive wissenschaftliche Arbeiten und langjährige Tätigkeiten in öffentlich geförderten sowie Industrieprojekten im Bereich Fügetechnologie besitzt das Institut eine Ausstattung, die zur Bearbeitung nahezu aller fügetechnischen Fragestellungen geeignet ist. Hierzu zählen umfassende Methoden zur Vorbehandlung, chemische und physikalische Analytik und Applikationstechnik sowie diverse Schweißanlagen. Das Institut wird neben dem Kleben alternative Schweißtechniken wie das Elektronenstrahlschweißen untersuchen, mit dem Laserschweißprozess vergleichen und so einen geeigneten Benchmark für das Klebfügen zu liefern.
Es soll ein geeignetes Fügeverfahren zur kostengünstigen stoffschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähiger Bipolarplatten-Filz-Komponenten für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien entwickelt werden. Mit Hilfe wissenschaftlicher Methoden, ingenieurstechnischen Erfahrungswerten und der Expertise der beiden Komponentenhersteller werden geeignete Verfahren ausgewählt, analysiert und das vielversprechendste Verfahren zu einem industrietauglichen Herstellungsprozess weiterentwickelt und evaluiert. Zur Realisierung eines gezielten und fokussierten Auswahlprozess werden in einem ersten Schritt die erforderlichen Spezifikationen und Anforderungen in einem Lastenheft definiert. Mindestens zwei verschiedene stoffschlüssige Fügeverfahren sollen untersucht werden: Das Verkleben mit leitfähigem Klebstoff sowie das Fügen durch thermisches Verschmelzen. Die für die Umsetzung möglichen Prozessschritte und Methoden müssen in Hinblick auf ihre technische Machbarkeit und verfahrenstechnische Eignung hin getestet werden. Anschließend findet eine Auswahl jeweils einer Klebemethode sowie einer thermischen Fügemethode statt, welche bzgl. ihrer Prozessparameter untersucht und optimiert werden. Parallel dazu werden wichtige Parameter (Leitfähigkeit, Stabilität, Haftkraft etc.) charakterisiert. Die vielversprechendsten Verbundkomponenten werden in Stacks hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Stabilität im realen Redox-Flow-Batterie-Betrieb untersucht. Zudem werden parallel Konzepte entwickelt, wie die untersuchten Fügeverfahren in einem industriellen Fertigungsprozess umgesetzt werden könnten. Dazu werden neben verfahrenstechnischen Fragestellungen auch ökonomische Aspekte untersucht. Die Eignung der hergestellten Komponente für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien soll in einem Short-Stack über mindestens 500 Vollzyklen demonstriert werden. Zielmarke ist hierbei mindestens die Erreichung gleicher Performance- und Leistungsdaten klassisch verpresster Aufbauten.
Es soll ein geeignetes Fügeverfahren zur kostengünstigen stoffschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähiger Bipolarplatten-Filz-Komponenten für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien entwickelt werden. Mit Hilfe wissenschaftlicher Methoden, ingenieurstechnischen Erfahrungswerten und der Expertise der beiden Komponentenhersteller werden geeignete Verfahren ausgewählt, analysiert und das vielversprechendste Verfahren zu einem industrietauglichen Herstellungsprozess weiterentwickelt und evaluiert. Zur Realisierung eines gezielten und fokussierten Auswahlprozess werden in einem ersten Schritt die erforderlichen Spezifikationen und Anforderungen in einem Lastenheft definiert. Mindestens zwei verschiedene stoffschlüssige Fügeverfahren sollen untersucht werden: Das Verkleben mit leitfähigem Klebstoff sowie das Fügen durch thermisches Verschmelzen. Die für die Umsetzung möglichen Prozessschritte und Methoden müssen in Hinblick auf ihre technische Machbarkeit und verfahrenstechnische Eignung hin getestet werden. Anschließend findet eine Auswahl jeweils einer Klebemethode sowie einer thermischen Fügemethode statt, welche bzgl. ihrer Prozessparameter untersucht und optimiert werden. Parallel dazu werden wichtige Parameter (Leitfähigkeit, Stabilität, Haftkraft etc.) charakterisiert. Die vielversprechendsten Verbundkomponenten werden in Stacks hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Stabilität im realen Redox-Flow-Batterie-Betrieb untersucht. Zudem werden parallel Konzepte entwickelt, wie die untersuchten Fügeverfahren in einem industriellen Fertigungsprozess umgesetzt werden könnten. Dazu werden neben verfahrenstechnischen Fragestellungen auch ökonomische Aspekte untersucht. Die Eignung der hergestellten Komponente für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien soll in einem Short-Stack über mindestens 500 Vollzyklen demonstriert werden. Zielmarke ist hierbei mindestens die Erreichung gleicher Performance- und Leistungsdaten klassisch verpresster Aufbauten.
Im Projekt SOLGEL-PV soll der Einsatz von Sol-Gel-Materialien auf Solarzellenebene in der Silizium-Photovoltaik anhand dreier Anwendungsbeispiele evaluiert werden. Dabei handelt es sich um drei komplementäre Musteranwendungen: Eine in eine Sol-Gel-Schicht eingeprägte Struktur zur Optimierung der Lichteinkopplung in die Solarzelle; eine leitfähige Sol-Gel-Schicht zur Erhöhung der Spiegelgüte und Metallhaftung bei rückseitigen passivierten Kontakten und eine transparente, leitfähige Verklebung von Einzelsolarzellen zur Realisierung Silizium basierter Tandemsolarzellen. Der Aufbau von Anlagen- und Prozesstechnik mit der Zielstellung, starre Substrate mit widerstandsfähigen Oberflächen in einem industrietauglichen Prozess auszustatten, wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens realisiert. Dabei ist es entscheidend, dass die Härtungsprozesse der eingesetzten Sol-Gele so angepasst werden, dass sie zu einer industriellen Prozessführung passen. Ziel des Projektes ist es, eine effiziente, rollenbasierte kontinuierliche Fertigungstechnik aufzubauen, mit der Wafer parallel prozessiert werden können.
In SOLGEL-PV werden nanoskalige Sol-Gel Schichten für den Einsatz auf Solarzellenebene erzeugt, aufgebracht und strukturiert. Diese sollen auf innovative Weise als Antireflexstruktur, die Mie-Resonanzen zur besseren Lichteinkopplung ausnutzt, als Rückseitenkontakt mit verbesserter Optik und Haftung und als leitende und klebende Verbindungsschicht in Tandemsolarzellen zur Anwendung gebracht werden. Die Schichten werden mittels durchlauffähigen Prozessen aufgebracht. Die Nanostrukturierung erfolgt mit einer Walztechnologie. Die angestrebten Arbeiten umfassen Entwicklungen, die sowohl materialwissenschaftlicher wie auch prozesstechnischer Natur sind. Dabei sollen Präkursor maßgeschneidert für verschiedene Musteranwendungen synthetisiert werden. Darüber hinaus sollen Abscheide- und Prägeprozesse auch für eine großtechnische Anwendung realisiert werden. Die entwickelten, innovativen kostengünstigen Technologien sowie der damit erzielte höhere Energieertrag werden die Kosteneffizienz der Photovoltaik weiter verbessern und den beteiligten Firmen ein Alleinstellungsmerkmal und somit einen Wettbewerbsvorteil sichern.
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| Bund | 85 |
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| Förderprogramm | 85 |
| License | Count |
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| offen | 85 |
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