Die Opto- und Elektronikindustrie (OEI) verwendet ein breites Spektrum von Halbleitermaterialien mit besonderen optischen und elektronischen Eigenschaften im Ergebnis aufwendiger, langjähriger Forschungsprogrammen. In den letzten 4 Jahren wurden Verfahren zur Einstufung und Bewertung solcher nach Tonnage eher kleiner, technologisch aber hoch bedeutender Materialien nach CLP und REACH durch die Fachbehörden der Europäischen Union durchgeführt bzw. gestartet. Hier weisen die praktischen Erfahrungen auf ernstzunehmende Defizite der wissenschaftlichen Informationsbasis, der toxikologischen Methodik und einer rationalen, fachlich fundierten Entscheidungsfindung hin - z.T. entgegen übereinstimmende Empfehlungen beteiligter Toxikologen als auch wissenschaftlicher Veröffentlichungen. Gerade weil mit der Europäischen Chemikaliengesetzgebung auch der Anspruch von Innovation und Wettbewerbsfähigkeit verbunden ist, müssen die wissenschaftliche Voraussetzungen für eine präzisere, materialspezifische Bewertung und Diskussion der Zusammenhänge von Materialeigenschaften und Toxikologie als Entscheidungsgrundlage verbessert bzw. wo nötig noch geschaffen werden. Die Ziele des vorliegenden Verbundprojekts sind: a. Die Zusammenstellung und Nutzbarmachung aller vorhandenen, themenrelevanten Material- und Toxikologiedaten von 6 strategischen Grundwerkstoffe der OEI b. Schließen der bekannten und sich noch ergebenden Wissens- und Bewertungslücken durch ergänzende Recherche und physikalische und toxikologische Untersuchungen. c. Wissenschaftliche Test- und Beurteilungsmethoden, um die Wirkungsmodelle zur Materialdaten-Toxikologie-Beziehung weiterzuentwickeln und zu demonstrieren. Dieses Programm wird in 3 Schwerpunkten praktisch umgesetzt. Schwerpunkt 1 hat eine wissenschaftlich fundierte, autorisierte Gesamtübersicht und vergleichende Bewertung aller toxikologischen und toxikologierelevanten Materialdaten zum Ziel. Dies schließt eine gezielte Untersuchung von zwei Schlüsselfragen ein - eine Tiefenrecherche der pulmonalen, toxikologischen Primäreffekte (PAP) und den belastbaren, experimentellen Nachweis der Hypoxämie durch PAP. Schwerpunkt 2 hat zum Ziel, die durchgängige Lebenszyklusbetrachtung ausgewählter Stoffe vom Rohmaterial bis hin zu Produkten bezüglich der Stoffbilanzierung, der Freisetzungs- und Expositionsrisiken und der Bewertung des diesbezüglich praktizierten Risikomanagements. Dies schließt gezielte Messungen in den Stoffströmen und Recylinganalysen ein. Schwerpunkt 3 beinhaltet die Materialforschung zur Beseitigung von Wissens- und Methodendefiziten bei der Bioverfügbarkeit von Halbleiterstoffen.
Solorzellen auf der Basis von CuInS2 Schichten sollen im Hinblick auf ihren Wirkungsgrad optimiert werden. Angestrebt wird die Umsetzung der bislang verwendeten Prozessschritte fuer eine grossflaechige Zellenstruktur. Daneben wird eine Uebertragung des Herstellungsverfahrens von photoaktiven CuInS2 Schichten auf sequentielle Prozesse untersucht. Parallel werden verschiedene Ansaetze zur Verbesserung der Einzelkomponenten einer aus CuInS2/Buffer/ Fenster bestehenden Struktur mit Betonung des Fenstermaterials ZnO unternommen. Die anderen Teilvorhaben des Antrags widmen sich a) der Herstellung texturierter Absorberschichten auf Basis von Schichtgitterchalkogeniden durch Umwandlung von Oxidschichten sowie der Integration in eine p-i-nStruktur, b) der Herstellung duenner Filme und Kristalle von Uebergangsmetallclustern in Chalkogenmatrix und der Untersuchung der molekular-elektronischen Ursachen ihrer (photo)katalytischen Reaktivitaet und c) der Her stellung neuer Emitterstrukturen fuer Injektionssolarzellen mit hochabsorbierenden Chalkogenidfilmen als Sensibilisator.
Untersucht wird die galvanische Herstellung duenner Halbleiterschichten fuer photovoltaische Anwendungen als potentiell kostenguenstiges Verfahren im Vergleich zu den gaengigen Aufdampfverfahren. Schwerpunkte: - Untersuchung der Kinetik der Schichtbildung und der Keimbildung, - Herstellen von p-n-Uebergaengen, - Uebertragung der entwickelten Methoden auf verschiedene Verbindungshalbleiter. Ergebnisse: Photovoltaisch aktive Cu2S-Schichten geeigneter Qualitaet koennen reproduzierbar hergestellt werden (eta der Zellen: 3,3 Prozent). Die Methode ist auf CuInS2 anwendbar.