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Synthese und Charakterisierung von Halogenoperowskiten AMX3 (M=Sn, Pb; X = Cl, Br, I) als Farbstoffe für die Solarzelle

Das Projekt "Synthese und Charakterisierung von Halogenoperowskiten AMX3 (M=Sn, Pb; X = Cl, Br, I) als Farbstoffe für die Solarzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburger Materialforschungszentrum durchgeführt. Im Mittelpunkt der chemisch-präparativen Arbeiten steht die Optimierung der chemischen und stöchiometrischen Zusammensetzung der Perowskite und ihrer Kristallinität. Die Anpassung der physikalischen Eigenschaften soll durch Variation der Kationen und des zentralen Metalls erfolgen. Die entstehenden neuen Phasen werden strukturell charakterisiert. Ein weiteres Thema ist die Suche nach einem Ersatz von PbI3 durch ungiftige Alternativen. In Kooperation mit den anderen Projektpartnern erfolgt die Kontrolle der Absorption für Single Junction und Tandem Solarzellen. Außerdem soll die Optimierung von organischen und anorganischen löchersensitiven bzw. elektronen-selektiven Elektrodenmaterialien für die PIN Struktur erfolgen. Als wichtigstes Referenzmaterial soll aus CH3NH3I und PbI2 in hoher Reinheit CH3NH3PbI3 hergestellt werden. Ein wichtiger Punkt ist dabei die Kristallinität, da die photoelektrischen Eigenschaften vermutlich stark davon abhängen. Entsprechend der sich schnell ändernden Literaturlage sollen auch weitere vielversprechende Verbindungen als Referenzmaterialien charakterisiert werden, z.B. CsSnI3. Die Stabilität der Perowskit-Striktur, d.h. Lage von Phasenübergängen und Art und Umfang der damit verbundenen Symmetriereduktion hängen von den Radienverhältnissen ab. Eine systematische Aufarbeitung der an der Uni Freiburg vorhandenen Daten zu den Systemen AMX3 (A = Rb, Cs, R4-nNHn, n=0-3; M = Sn, Pb, X = Cl, Br, I) hinsichtlich ihrer Eignung in Perowskitsolarzellen wird durchgeführt. Weiterhin werden eine Synthese und Tests anderer organischer Ammonium-Kationen (R4-nNHn, n = 0-3, R = Me, Et, ...) auch als Mischkristalle mit Alkali-Kationen durchgeführt.

Teilprojekt: Entwicklung eines Offline-Verfahrens für TCO-Schichten aus SnO2:F

Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung eines Offline-Verfahrens für TCO-Schichten aus SnO2:F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SAINT-GOBAIN SEKURIT Deutschland GmbH & Co. KG, Werk Herzogenrath durchgeführt. Neue Generation photovoltaischer Zellen - den Silizium-Dünnschichtsolarzellen. Diese haben großes Potenzial, in naher Zukunft kostengünstigen und umweltfreundlichen Solarstrom zu liefern. Unser Aufgabengebiet umfasst die intensive Materialforschung sowie die Prozesstechnologie und die Entwicklung innovativer Konzepte für Silizium-Dünnschichtsolarzellen. Farbsensoren auf der Basis von Dünnschicht-Silizium bilden einen weiteren Schwerpunkt unserer Forschungsaktivitäten.

Teilvorhaben: Erforschung der Umsetzbarkeit des Einsatzes von nanoporösem Sensormaterial zur Sensorelementherstellung in einem industriellen Fertigungsprozess

Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung der Umsetzbarkeit des Einsatzes von nanoporösem Sensormaterial zur Sensorelementherstellung in einem industriellen Fertigungsprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UST Umweltsensortechnik GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes für die UST Umweltsensortechnik GmbH (i. d. F. UST) sind F&E-Arbeiten zu einem Kombinationssystem für den Nachweis von Erdgas (Explosionsschutz), CO und H2 (Branderkennung) mit einem einzelnen oxidischen Gassensor, um die Potenziale und Möglichkeiten der neuen hauseigenen Nanotechnik zu untersuchen und zu demonstrieren sowie der begleitende Transfer der Materialpräparation und der Elementefertigung vom IAP zur UST. Wissenschaftlich-technische Ausgangsbasis sind ein neues nanoporöses Sensormaterial (z.B. nanoporiges SnO2), das im bisherigen Verlauf des Forschungsprojektes beim Partner IAP entstanden ist sowie der seitens der UST patentierte TRIPLE-Gassensor. Ausgehend von der Konzepterarbeitung erfolgen die weiteren F&E-Arbeiten zu Sensorelement, Hardware, Auswertealgorithmen und sowie der Steuerungs- und Auswertesoftware. Zur Realisierung, Erprobung und Demonstration aller entsprechend Projektzielstellung zu erarbeitenden und zu definierenden Sensormodulfunktionen wird ein Demonstrator zur Gasdetektion und Brandfrüherkennung aufgebaut, der unter Labor- und Anwendungsbedingungen getestet und evaluiert wird. In der Folge des erfolgreichen Abschlusses des Verbundprojektes sind applikationsbezogene F&E-Arbeiten für Sensormodule zur Gasdetektion und Brandfrüherkennung zum Einsatz in komplexen Versorgungs- und Sicherheitssystemen sowie in kompakten Komplettgeräten zur Gasdetektion und Brandfrüherkennung als stand-alone device und als vernetzte Lösungen sowie die perspektivische Serienüberleitung dieser F&E-Ergebnisse und deren Fertigung am Standort Geschwenda/Thüringen vorgesehen. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass während und im Ergebnis der F&E-Projektarbeiten weitere wissenschaftlich-technische Erkenntnisse gewonnen werden, die in der Folge als Grundlage sowohl für die marktorientierte Verifizierung der F&E-Ergebnisse als auch für weiterführende F&E-Tätigkeit im Bereich Gasdetektion und diesbezüglicher Signalauswertung dienen können.

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