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Kalium-basierte Festkörperbatterien für Technologiediversität und Resilienz, KAFEBAR - Kalium-basierte Festkörperbatterien für Technologiediversität und Resilienz

Unterstützung der Erarbeitung einer Verwaltungsvorschrift zum angemessenen Sicherheitsabstand

Gefahrstoffe mit dem Gefahrenmerkmal EUH029 ("Bilden im Kontakt mit Wasser giftige Gase") unterliegen der Störfall-Verordnung. Es wurde eine Kohorte von 30 Stoffen mit diesem Gefahrenmerkmal, die in der Praxis eine gewisse Bedeutung erlangt haben, analysiert. Das mit Abstand häufigste Hydrolyseprodukt (62%) ist Chlorwasserstoff, gefolgt von Phosphin mit 14%, und vereinzelt Fluorwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Ammoniak, Stickoxide und Cyanwasserstoff. Die höchsten Gefahrenpotentialwerte werden für das Hydrolyseprodukt Phosphin gefolgt von Schwefeldioxid und Chlorwasserstoff ermittelt. Phosphin wird in der Kohorte ausschließlich aus Feststoffen generiert, Chlorwasserstoff und Schwefeldioxid hauptsächlich aus Flüssigkeiten. Zur standardisierten Berücksichtigung des Gefahrenpotentials dieser Stoffkategorie erscheint es notwendig hinsichtlich der Hydrolyseprodukte zu unterscheiden. Für die Abschätzung angemessener Sicherheitsabstände ist konservativ von einer 100% igen Umsetzung des Ausgangsstoffs in das Hydrolyseprodukt auszugehen und unter Berücksichtigung der stöchiometrischen Zusammenhänge die relevanten Mengen zu ermitteln und die Abstandsberechnung nach den "Handlungsempfehlungen..." vorzunehmen. Für phosphinentwickelnde (feste) Substanzen wird pauschal die Abstandskategorie VII-VIII (1000m - 1500m), für chlorwasserstoffentwickelnde (feste) Substanzen die Abstandskategorien III-IV (300m - 400m) als abdeckend vorgeschlagen. Für flüssige Stoffe aus denen Chlorwasserstoff generiert werden kann erscheint die Einhaltung eines Sicherheitsabstandes von 500m - 750 m in erster Näherung abdeckend. Quelle: Forschungsbericht

GallEff - Verbesserung der Rohstoffeffizienz (Gallium) bei der Herstellung von Galliumarsenid-Substraten und darauf hergestellten InGaAlP-LED's, GallEff - Verbesserung der Rohstoffeffizienz (Gallium) bei der Herstellung von Galliumarsenid-Substraten und darauf hergestellten InGaAlP-LED's

Das Ziel ist die Entwicklung einer Gesamtprozesskette für die Herstellung Indium-Gallium-Aluminium-Phosphid Leuchtdioden (InGaAlP-LED) auf der Basis von ressourcenschonenden dünneren 150mm Galliumarsenid (GaAs) - Substraten. Konkret bedeutet dies: 1. Neuentwicklung von Kernprozessen für die 150mm Fertigung auf z.T. neuen Anlagen 2. Evaluierung LED-Gesamtprozess für dünnere 150mm GaAs-Substrate. Damit wird auch der ressourcenschonende Umgang mit dem strategischen Metall Gallium im Werkstoff Galliumarsenid verfolgt, um damit die Abhängigkeit von außereuropäischen Rohstoffquellen zu verringern. Es sollen zunächst alle Einzelprozesse für die Herstellung In GaAlP-LED-Chips auf 150mm Wafer entwickelt werden. Dazu zählen das epitaktische Materialwachstum, die Metallisierung, die Lithographie, das Waferbonden, die Plasmaprozesse und das Waferhandling. Ein Übertrag der Herstellprozesse von bisher 100mm auf 150mm Wafer ist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht möglich. Es werden u.a. neue Fertigungsschritte und die dazugehörigen Anlagen für den größeren Waferdurchmesser benötigt. Nachdem die entsprechenden neuen Einzelprozesstechnologien in der nötigen Qualität und Uniformität über den Wafer bei geringer Ausfallrate zur Verfügung stehen, wird die Gesamtprozesstauglichkeit durch Querbeeinflussung der Einzelprozesse untersucht. Eine entsprechende Gesamtprozessanpassung soll die Herstellung von Demonstratorbauteilen auf 150mm Wafern sicherstellen.

Aufbau und Betrieb eines Pilotzentrums für neuartige höchsteffiziente Solarzellen - PV SELECT

Heutige industriell gefertigte großflächige Solarzellen erreichen in der Spitze Wirkungsgrade im Bereich nahe 19% auf multikristallinem sowie nahe 21% auf monokristallinem Siliziummaterial. Darüber hinausgehende Solarzellenkonzepte mit deutlich höherem Wirkungsgradpotential konnten mit Ausnahme der Rückkontaktsolarzellentechnologie von Sunpower, bislang nur im Labormaßstab entwickelt und demonstriert werden. Ein vielversprechendes innovatives Solarzellenkonzept stellen sogenannte selektive Kontakte dar. Mit einer Solarzelle basierend auf einem solchen selektiven Heteroübergang (amorphes Silizium auf kristallinem Siliziumwafer) konnte die Firma Panasonic im April 2014 mit 25,6% einen Wirkungsgrad-Weltrekord erzielen. Die Übertragung solcher Prozesstechnologien in ein industrielles Produktionsumfeld stellt hohe Anforderungen an - die Reinheit der Produktionsumgebung sowie - die Prozesssicherheit und - Prozessreproduzierbarkeit. Im Rahmen des Projektes PV Select wurde die in Abbildung 1 dargestellte und für die Umsetzung oben erwähnter hocheffizienter Solarzellentechnologien notwendige Labor- Reinrauminfrastruktur geschaffen. Basierend auf den Reinheitsanforderungen der unterschiedlichen oberflächensensitiven nass- und trockenchemischen Ätz- und Beschichtungsschritte wurde das Labor in einen Bereich mit Reinraumklasse 1000 sowie in abgetrennte Wartungsbereiche mit niedrigerer Reinheitsstufe eingeteilt (Reinraumklasse 100 in Fläche innerhalb hellblauer Markierungslinie). Die Konzeption beinhaltete zudem ein entsprechendes Reinraum-taugliches Schleusensystem, mit dem sowohl Mitarbeiter als auch ein- und ausgehende Waren den geschützten Bereich betreten bzw. verlassen können. Bei der Planung und Umsetzung der Reinrauminfrastruktur wurde insbesondere darauf geachtet, für kritische Prozess- und Probenlagerungsbereiche eine besondere reine Umgebung zu schaffen und somit mögliche Kontaminationsquellen aus der Umgebungsluft auszuschließen bzw. zu minimieren. Die im Rahmen des Projektes zu integrierenden Großbeschichtungsanlagen (Anlagen selbst wurden über parallel laufende Förderprojekte beschafft) erforderten den Aufbau eines umfangreichen Gasver- und Entsorgungssystems, aufgrund der Gefährlichkeit der (teilweise in hoher Konzentration) eingesetzten Gase wie etwa Silan, Phosphin oder auch Diboran wurde des Weiteren eine umfangreiche Sicherheitstechnik installiert (Sicherheitsschränke, Gaswarn- und detektionssysteme, persönliche Schutzeinrichtungen).

FP1-ENNONUC 3C, Vacuum-uc-photo-cvd for amorphous silicon carbon alloys

Objective: For a soft deposition of amorphous sic alloys a specific photo cvd process is proposed, which can be expected t improve the P +/I-interface in a-sih-p-I-n solar cells. General Information: A vaccum-uv-photo-cvd reactor for direct decomposition of sih4, si2h6, b2h6, and of hydrocarbons (ch4, c4h10) has been operated with a gaseous transmission filter between deposition chamber and d2-lamp. Growth rates mainly depend on total gas pressure, window-to-substrate distance, and spatial gas flow distribution in the reactor. Undoped a-si:h and a-sic:h films show fermi level position near midgap and photo conductivities exceeding the data for glow discharge deposited films. A shift of fermi level position towards the valence band has been achieved with b2h6 doping. For optical band gap eg = 2.24 ev activation energy determined from temperature dependent dark conductivity decreases from higher then 1 ev (intrinsic layers) to 0.42 ev for heavily doped films. C-incorporation is more effective with c4h10 compared to ch4 because of higher absorption cross section. Since photo cvd growth rates with our commercial d2-lamp are about 2 orders of magnitude lower than glow discharge deposition rates, a novel large area vuv lamp based upon dielectric barrier discharges has been built. Achievements: There is strong evidence that the addition of diborane to the silane gas phase for p-type doping of amorphous silicon pin structures causes dramatic changes in plasma parameters compared with pure silane discharges or mixtures of silane and phosphine. Considerable changes are produced in the properties of boron doped films, compared with undoped or n-doped ones, including a decrease in hydrogen content, gap narrowing, grainy structures and a decrease in dopability. In addition, interface states at the pi interface, which reduce the current of minority carriers in solar cells, are also produced.

Chemische Prozesse - Verbundprojekt: Natrium-Acrylat aus CO2 und Ethen, Teilprojekt 3

Energieeffiziente Synthese von aliphatischen Aldehyden aus Alkanen und Kohlendioxid: Valeraldehyd aus Butan und CO2, Teilvorhaben 3

Katalytische Addition von Stickstoff-Nucleophilen an Mehrfachbindungen

Das Ziel dieses Forschungsprojekts war die auf mechanistische Untersuchungen gestützte, rationale Entwicklung neuer übergangsmetallkatalysierter Additionsreaktionen von N-, C-, P-, S- und O-Nucleophilen an C-C-Mehrfachbindungen. Im Mittelpunkt dieser Arbeiten sollte dabei die Erschließung der katalytischen Addition von Amiden an terminale Alkine als ein generell anwendbarer, umweltfreundlicher Zugang zur synthetisch wertvollen Substanzklasse der Enamide stehen. In bisherigen Studien gelang es uns, die beschriebene Addition von Amiden an terminale Alkine zu einer präparativ breit einsetzbaren Reaktion zu entwickeln. Neben sekundären Amiden können so mittlerweile auch Imide, Thioamide und primäre Amide an eine Vielzahl von Alkinen unterschiedlicher Funktionalität in guten Ausbeuten addiert werden. Der Katalysator ist in situ aus kommerziell verfügbaren Bis(2-methallyl)(cycloocta-1,5-dien)ruthenium(II) ((cod)Ru(met)2) zugänglich und ohne besonderen apparativen Aufwand einfach handhabbar. Je nach verwendetem Phosphin und Additiv kann regio- und stereoselektiv das E bzw Z-konfigurierte anti-Markovnikov Enamid dargestellt werden. In umfangreichen mechanistischen Studien wurden neue Erkenntnisse zum Reaktionsmechanismus der Hydroamidierung gesammelt. Dabei konnte unter anderem nachgewiesen werden, dass keiner der ursprünglichen Liganden der Rutheniumquelle (cod)Ru(met)2 während der Katalyse am Rutheniumzentrum verbleibt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein wesentlich kostengünstigeres Hydroamidierungsverfahren entwickelt, bei dem der Katalysator in situ aus einfachem Rutheniumtrichlorid-Hydrat erzeugt wird. Vielleicht der bisher größte Erfolg dieses Projektes war die Entwicklung von Katalysatoren, die erstmals die Addition von primären Amiden an terminale Alkine erlauben. Entscheidend dabei ist die Verwendung anspruchsvoller, chelatisierender Phosphinliganden in Kombination mit starken Lewis-Säuren als Co-Katalysatoren. Diese Methode eröffnet die regio- und stereoselektive Darstellung von ansonsten schwer zugänglichen Synthesebausteinen und Naturstoffen. In weiteren Arbeiten sollen zunächst die mechanistischen Arbeiten abgeschlossen werden. Danach soll die Anwendungsbreite der Hydroamidierung anhand der Synthese komplexer Naturstoffe demonstriert werden. Abschließend soll Hinweisen nachgegangen werden, dass sich die Regioselektivität der Hydroamidierung bei Verwendung von anderen Übergangsmetallkatalysatoren umkehren lässt.

Einfluss von Phosphit auf den pflanzlichen Metabolismus und die Adaptation an Pi-Mangel - Bestimmung von Phosphat, Phosphit and Metaboliten in kultivierten Pflanzenzellen mittels in vivo 31P NMR

Das Ziel des Projektes besteht in der Untersuchung von Aufnahme und intrazellulärer Verteilung von Phosphit bei unterschiedlicher Phosphatversorgung sowie seiner Interaktion mit anderen zellulären Metaboliten.

Rueckgewinnung von Triphenylphosphin aus Produktionsrueckstaenden

Objective: - Demonstration of the technical realisation in a production plant and the economic feasibility of the recovery of TPP from residues arising in the synthesis of pharmaceuticals and vitamins - Utilisation of ca 5000 t of residue containing TPPO by recycling to the synthesis - Avoiding of 130 000 cubic metre of waste water and saving of ca 4000 t raw materials and ca 1000 cubic metre of disposal site space by realisation of the projected plant. General Information: Triphenylphosphine (TPP) is an essential component in the Wittig Synthesis. The synthesis method is used widely in the EU for the production of specialised active substances for pharmaceuticals and plant protection, and also for the production of vitamin A and beta-carotene and derivatives. During the synthesis, TPP is converted to Triphenylphosphine oxide (TPPO) which remains as a production residue. Additional residues containing TPPO are obtained from oxo-syntheses. In total, several thousand tonnes of TPPO must be disposed of in the EU each year. Disposal poses a problem, as the residue cannot be completely eliminated in a waste water treatment plant. On incineration, aerosols containing phosphorus are formed which cause blockages in the dust filters, and drastically reduce the lifetime of the catalysts used for the removal of nitrogen oxides. This project aims to solve the disposal problem by the chemical conversion of TPPO to TPP. The reduced requirement for synthesized TPP - as opposed to regenerated TPP - will result in savings in raw materials and energy, as well as avoiding the associated residues and effluents. The design is flexible, so that residues containing TPPO from BASF plants, as well as those from other operators can be processed. Since the plant is to process residues containing TPPO from the plants of other operators, the project represents a demonstration for increased collaboration in environmental protections measures.

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