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Charakterisierung, Transport und Deposition von Silica-Polymeren in ausgewählten monocotyledonen und dicotyledonen Holzgewächsen

Si-Einschlüsse in holzbildenden Pflanzen sind vielfach beschrieben und dienen für verschiedene chemische und biologische Fragestellungen als wichtiges Merkmal. Über Aufnahme, Transport und Deposition liegen jedoch nur lückenhafte Kenntnisse vor. Im Vorhaben sollen folgende Themenkomplexe bearbeitet werden: i) Aufnahme und Ferntransport, ii) Primärausscheidung, iii) Struktur und chemische Komposition. Als Objekte sind Bambus (Monocotyledone) sowie tropische Laubbaumarten (Dicotyledone) vorgesehen. Chemische Analysen (IR und Raman, simultane Thermoanalyse/STA, Thermogravimetrie/TG, Differential Thermoanalyse/DTA, Massenspektrometrie/MS, Si K-XANES-Spektroskopie) werden zur Identifizierung der Aufnahme- und Ferntransportform an Wurzelgewebe und Kapillarsaft durchgeführt sowie an Geweben der Deposition. Mit Licht- und Elektronenmikroskopie werden Si-Verbindungen in den Zielzellen lokalisiert, Kompartimenten zugeordnet (intrazellulärer Transport) und mit TEM/EDX und TEM/EELS charakterisiert. Für Bambus wird beispielhaft die extrazelluläre Deposition in der Zellwand untersucht, um Befunde zu Wechselwirkungen zwischen organischer Matrix und Si-Einlagerung zu erhalten. Folgende Ergebnisse werden erwartet: i) Identifizierung der Si-Transportform in Wurzel und Kapillarsaft, ii) Lokalisierung und Identifizierung deponierter Si-Verbindungen, iii) feinstrukturelle Charakterisierung Si-deponierender Zellen und nicht-deponierender Nachbarzellen.

Kosteneffiziente Prozesse für hocheffiziente III-V/Si Tandem-Solarmodule mit mindestens 30 % Wirkungsgrad, Teilvorhaben: Erforschung der Nano-Polituren für III/V-Schichten und Silizium für verlustarmes Bonding

Der Wafer-Bonding Prozess ist ein essenzieller Prozess zur elektrischen und mechanischen Verbindung der III-V Top-Zelle mit der Si Bottom-Zelle. Bei der Durchführung schädigungsarmer Bonding-Prozesse spielt eine saubere Oberfläche eine entscheidende Rolle. Daher steht die Entwicklung kosteneffizienter Politurprozesse im Fokus des Projektes.

H2Giga: HTEL-Module - Ready for Gigawatt, Teilvorhaben: Entwicklung der Abscheidung von Kontaminanten aus Feedmedien der Hochtemperatur-Elektrolyse - SilEx

TIBET: Hochtransparente, leitfähige und passivierende Elektroden für hocheffiziente Solarzellen, Teilvorhaben FAP GmbH: Entwicklung einer Hot-Wire Linienquelle und einer PECVD Abscheidung mit Plasmafrequenzen bis 200 MHz

In diesem Verbundprojekt sollen neuartige Elektrodenmaterialien entwickelt werden, die sich durch drei wesentliche Materialeigenschaften auszeichnen: hohe Passivierwirkung, sehr gute optische Eigenschaften und elektrische Leitfähigkeit. Es werden Elektroden entwickelt, die auf dielektrischen Schichten basieren und mit der PERC Anlagentechnik und Prozessführung kompatibel sind. Weiterhin werden Elektroden mit verbesserter Transparenz und besserer passivierender Wirkung für a-Si:H/c-Si Heterokontaktsolarzellen angestrebt. FAP: Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung einer Hot-Wire Linienquelle und einer PECVD Abscheidung mit Plasmafrequenzen bis 200 MHz für diese Aufgabenstellung. Es werden drei wissenschaftliche Ansätze verfolgt. Zum einen sollen heutige dielektrische Passivierungsschichten durch Dotierung und Einführung von Laminatstrukturen weiterentwickelt werden. Im zweiten Ansatz werden amorphe und mikrokristalline Halbleiter mit hohen Bandlücken (a-SiOx, a-SiC und Mikro c-SiOx) entwickelt. Um die Passivierungswirkung dieser Materialien weiter zu erhöhen, werden im dritten Ansatz neue Abscheideverfahren mit extrem geringer Grenzflächenschädigung für Heterokontakt-Solarzellen entwickelt. Für die drei Ansätze werden zunächst die neue Prozessanlagentechnik und die entsprechenden Prozesse entwickelt. Danach finden die Materialentwicklung und abschließend die Demonstration und Verifikation in funktionierenden Solarzellen statt.

TIBET: Hochtransparente, leitfähige und passivierende Elektroden für hocheffiziente Solarzellen, Teilvorhaben: Entwicklung amorpher und mikrokristalliner Halbleiter mittels VHF PECVD und Vergleich mit Hot-Wire CVD

In diesem Verbundprojekt sollen neuartige Elektrodenmaterialien entwickelt werden, die sich durch drei wesentliche Materialeigenschaften auszeichnen: Hohe Passivierwirkung, sehr gute optische Eigenschaften und elektrische Leitfähigkeit. Es werden Elektroden entwickelt, die auf dielektrischen Schichten basieren und mit der PERC Anlagentechnik und Prozessführung kompatibel sind. Weiterhin werden Elektroden mit verbesserter Transparenz und besserer passivierender Wirkung für a Si:H/c Si Heterokontaktsolarzellen angestrebt. Für TUD: Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung amorpher und mikrokristalliner Halbleiter mittels VHF PECVD und Vergleich mit Hot-Wire CVD. Es werden drei wissenschaftliche Ansätze verfolgt. Zum einen sollen heutige dielektrische Passivierungsschichten durch Dotierung und Einführung von Laminatstrukturen weiterentwickelt werden. Im zweite Ansatz werden amorphe und mikrokristallinen Halbleitern mit hohen Bandlücken (a SiOx, a SiC und Mikro c SiOx) entwickelt. Um die Passivierungswirkung dieser Materialien weiter zu erhöhen, werden im dritten Ansatz neue Abscheideverfahren mit extrem geringer Grenzflächenschädigung für Heterokontakt-Solarzellen entwickelt. Für die drei Ansätze werden zunächst die neue Prozessanlagentechnik und die entsprechenden Prozesse entwickelt. Danach findet die Materialentwicklung und abschließende die Demonstration und Verifikation in funktionierenden Solarzellen statt.

TIBET: Hochtransparente, leitfähige und passivierende Elektroden für hocheffiziente Solarzellen, Teilvorhaben: 'Entwicklung und Verifikation dielektrischer Nanolaminate'

In diesem Verbundprojekt sollen neuartige Elektrodenmaterialien entwickelt werden, die sich durch drei wesentliche Materialeigenschaften auszeichnen: Hohe Passivierwirkung, sehr gute optische Eigenschaften und elektrische Leitfähigkeit. Es werden Elektroden entwickelt, die auf dielektrischen Schichten basieren und mit der PERC Anlagentechnik und Prozessführung kompatibel sind. Weiterhin werden Elektroden mit verbesserter Transparenz und besserer passivierender Wirkung für a Si:H/c Si Heterokontaktsolarzellen angestrebt. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung der benötigten Nanolaminate und deren Verifikation. Es werden drei wissenschaftliche Ansätze verfolgt. Zum einen sollen heutige dielektrische Passivierungsschichten durch Dotierung und Einführung von Laminatstrukturen weiterentwickelt werden. Im zweite Ansatz werden amorphe und mikrokristallinen Halbleitern mit hohen Bandlücken (a SiOx, a SiC und Mikro c SiOx) entwickelt. Um die Passivierungswirkung dieser Materialien weiter zu erhöhen, werden im dritten Ansatz neue Abscheideverfahren mit extrem geringer Grenzflächenschädigung für Heterokontakt-Solarzellen entwickelt. Für die drei Ansätze werden zunächst die neue Prozessanlagentechnik und die entsprechenden Prozesse entwickelt. Danach findet die Materialentwicklung und abschließende die Demonstration und Verifikation in funktionierenden Solarzellen statt.

OPVcaps - Entwicklung einer industrietauglichen Hochbarrierefolie zur Verkapselung von organischen PV-Modulen, Teilvorhaben: Entwicklung einer Verkapselungsfolie für OPV - Produkt, Technologie, Aufskalierung

Ziele des Verbundprojektes sind die Entwicklung flexibler Verkapselungsfolien für organisch basierte Photovoltaik(OPV)-Module und der Verfahrensschritte ihrer Herstellung bis zum industrienahen Maßstab. Die Folien werden zu OPV-Modulen verarbeitet und sowohl als Einzelfolien als auch als Module hinsichtlich ihrer Qualität umfassend bewertet. Im Teilprojekt erfolgen die Entwicklung von Einzelbarrierefolien und Hochbarrierelaminaten, die technologische Weiterentwicklung der Herstellungsprozesse, ihre Aufskalierung zu industrietauglichen Prozessen zur Herstellung wettbewerbsfähiger OPV-Verkapselungsmaterialien sowie die Ermittlung der Kosten. Ausgehend von Vorarbeiten sind zunächst SiOx-beschichtete Polymerfolien (Einfachbarrierefolien) durch UV-Bestrahlung einer nasschemisch aufgebrachten Polysilazanschicht im Rolle-zu-Rolle-Verfahren (R2R) herzustellen. Nachfolgend werden zwei Einfachbarrierefolien zu einem Hochbarrieverbund mit folgenden Key-Parametern laminiert: Wasserdampfpermeation kleiner als 10-4 g/(m2 d), Lebensdauer größer als 10 Jahre, Kosten kleiner als 10 Euro pro m2. Die R2R Gesamttechnologie ist zu entwickeln und in den industrienahen Maßstab für Bahnbreiten bis 50 cm aufzuskalieren. Die Arbeiten erfolgen im Rahmen eines Verbundprojektes. Der Zuwendungsempfänger (ZE) erhält neu entwickelte Beschichtungslösungen aus dem Teilprojekt 1. Die Arbeiten im Teilprojekt 2 des ZE sind eng verflochten mit Teilprojekt 3 'Entwicklung und Optimierung von Materialien und Herstellungsverfahren für Hochbarrierefolien - Industrialisierungskonzept'. Für Teilprojekt 4 'Verkapselung und Charakterisierung von OPV-Modulen' werden vom ZE entwickelte Hochbarrierefolien für die Verkapselung von OPV-Modulen und die Bewertung ihrer Eignung bereitgestellt. Der ZE des Teilprojekts 5 'Material- und Modulcharakterisierung' erhält Einzel- und Hochbarrierefolien zur qualitativen Bewertung und Fehleranalyse. Gemeinsam mit Teilprojekt 3 wird ein Industrialisierungskonzept erstellt.

TIBET: Hochtransparente, leitfähige und passivierende Elektroden für hocheffiziente Solarzellen, Teilvorhaben: 'Entwicklung und Demonstration einer Blitzlichtsinterung'

Silicon Graphite goes Industry

Smart PVI-Box (Smart Photovoltaikinverter-Box), Teilvorhaben: Entwicklung zuverlässiger, niederinduktiver Leiterplattentechnologie mit integrierten Leistungshalbleitern

Im Rahmen des Projekts 'Smart P VI-Box' werden Schaltungstopologien zur Integration von SiC- bzw. GaN-Bauelementen auf organischen Hochtemperatur-Leiterplatten-Substraten als Grundlage für die Verfahrens- und Applikationsentwicklungen hocheffizienter, kompakter Leistungselektroniken entwickelt. Dies wird am Beispiel eines Ladegeräts für das induktive Laden demonstrierte. Durch den Einsatz neuer Hochtemperatur-Substrate inklusive Hochtemperatur-Lötstopplack in Kombination mit schnellschaltenden Leistungshalbleitern (SiC-/GaN-Halbleiter) eröffnen sich für das Ladegerät signifikante Optimierungspotentiale. Lösungsweg: 1. Systemauslegung für Leistungstopologie des Ladegeräts für induktives Laden durch den Einsatz von SiC-/GaN-Bauelemente in Leiterplattentechnik - a. Erarbeitung neuer Leiterplattenkonzepte durch Schaltungsoptimierung, Auswahl von SiC-/GaN-Bauelemente und Leiterplatten-Hochstromtechnologie - b) Entwärmungskonzept für die Anforderungen des Ladegeräts für induktives Laden. 2. Optimierung des Leiterplattenbasismaterials und Lötstopplacks hinsichtlich Spannungsfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und Ausdehnungsverhalten. 3. Validierung der Systemauslegung und Materialentwicklungen sowie Nachweis der Relevanz für die Energiewende am Ladegerät für induktives Laden. Die Umsetzungskette im Verbundvorhaben startet mit den in TP0 definierten Anforderungen und Lastenheften als Grundlage für die Teilprojekte 1 bis 4. Die Systemauslegung für SiC-/GaN-Bauelemente auf Hochtemperatur-Leiterplatten TP1 startet gemeinsam mit der Materialentwicklung in TP2. In TP3 werden Testaufbauten zur Zuverlässigkeitsuntersuchung entwickelt, realisiert und analysiert. Aufbauend aus den Ergebnissen und Erkenntnissen aus TP1, TP2 und TP3 kann die Realisierung des Ladegeräts für induktives Laden TP4 erfolgen.

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