Das Projekt "Teilvorhaben: Modifizierung der Laser-Arc-Technik/Technologie (zur Abscheidung von Kohlenstoff-Festschmierstoff-Schichtsystemen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VTD Vakuumtechnik Dresden GmbH durchgeführt. Das wichtigste Ziel von VTD im Verbundvorhaben ist die Weiterentwicklung der Laser-Arc-Technologie bezüglich der Abscheidbarkeit unterschiedlicher Materialien. Speziell soll MoS2 als Festschmierstoff in ta-C-haltigen Multischichtsystemen abgeschieden werden. Neben der Beschichtung mit Standard ta-C-Schichten, ungefiltert und gefiltert, sollen die neuen Schichtsysteme auf Proben und reale Bauteile aufgebracht und getestet werden. Die Hauptaktivitäten von VTD im Verbundvorhaben sind in den Teilpaketen TP 3000 und TP 4000 vorgesehen. Im letzteren soll die bestehende LAM 500/Filterkombination konstruktiv überarbeitet und für unterschiedliche Targetmaterialien, speziell für MoS2, modifiziert werden. Nach dem Design werden die Komponenten bei VTD gebaut, basisgetestet und es erfolgt anschließend die Installation an einer DREVA 600 im FhG IWS. Beide Partner testen danach gemeinsam die Einheiten. Noch innerhalb des TP 3000, werden neben Standard-ta-C-Schichten die neuen MoS2-haltigen ta-C-Schichten bzw. Schichtsysteme auf Proben und reale Bauteile abgeschieden und entsprechenden Eignungstests unterzogen.
Das Projekt "Entwicklung und Charakterisierung von (photo) elektrokatalytisch aktiven und nanostrukturierten Grenzflächen für die Wasserspaltung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich Erneuerbare Energie, Institut Solare Brennstoffe durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Integration von (photo)elektrokatalytischen Elektroden zur Wasserstoffentwicklung in eine 'monolithische' Struktur, bei der die Anode die Rückseite der Photokathode bildet. Von dieser Struktur, eingetaucht in einen wässrigen Elektrolyten, wird ein Wirkungsgrad bei der Wasserstoffentwicklung erwartet, der mit der traditionellen PV-gekoppelten Elektrolyse konkurrieren kann. Dafür sind hocheffiziente, polykristalline und chemisch stabile Photokathoden zur Wasserstoffentwicklung mit Sonnenlicht, deren Bandlücken im sichtbaren Spektralbereich liegen, zu entwickeln. Die zu präparierenden Kathoden bestehen aus einem leitenden Rückkontakt, auf dem gesputterte Schichten von In1-xGaxN abgeschieden werden sollen. Zur Reduzierung von Überspannungen sind die Elektrodenoberflächen mit nanoskaligen Katalysatorteilchen (MoS2, NiOx) zu beschichten. In einer zweiten Struktur, bestehend aus einem a-Si/p-Si/SiO2- Schichtsystem werden elektrochemisch selbstorganisiert in der chemisch inerten SiO2- Deckschicht Nanoporen gebildet, in die Katalysatoren abgeschieden werden, so dass eine Nanoemitterstruktur entsteht. Da bei der Wasserspaltung die katalytisch aufwendigere 4-Elektronen-Transfer Reaktion zur Bildung eines O2 Moleküls an der Grenzfläche Elektrolyt-Elektrode abläuft, sollen Anodenschichten, bestehend aus MeOxNy/RuOxSy Schichten/Nanopartikeln (Me=Ce,Ti,W), durch Sputterverfahren bzw. chemische Badabscheidung hergestellt und strukturell sowie chemisch charakterisiert werden.
Das Projekt "Innovative Materialien für Solarzellen- Design und Demonstration (INSOLCELL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Polymerforschung durchgeführt. 1. Vorhabenziel Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC) werden als vielversprechende Solarzellentechnologie angesehen, da sie aus kostengünstigen und umweltfreundlichen Komponenten bestehen. Vor allem Elektrodenmaterialien wie Platin und Indium-Zinnoxid (ITO) werden als Gegenelektrode in DSSCs verwendet. Der Massenfertigung stehen jedoch die hohen Kosten und das limitierte Vorkommen von Platin und Indium im Weg. In diesem Projekt stellen wir verschiedene Ansätze für die Ersetzung von teuren Elektroden durch leitfähige graphitische Nanostrukturen vor. Das dotieren von Graphen (oder porösem Kohlenstoff) mit Heteroatomen (N, B und P) oder kostengünstigen Nanopartikeln wie TiN, MoC, FeN2, MoS2 und WC soll dabei die elektrokatalytische Leistungsfähigkeit aufgrund von Synergieeffekten verbessern. 2. Arbeitsplanung Das MPI für Polymerforschung wird in erster Linie die Synthese von Graphen und porösem Kohlenstoff mit Fremdatomen durchführen um eine hohe elektrokatalytische Aktivität zu erreichen. Ziel ist die Entwicklung von 3D Strukturen mit einer Oberfläche von über 1000 m2/g und die Verwendung von höchst leitfähigen und transparenten Kohlenstofffilmen, um FTO/ITO zu ersetzen. Zusätzlich werden katalytische Nanopartikel, wie TiN, MoC, FeN2, MoS2 und WC mit Graphen bzw. porösen Kohlenstoffsubstraten hybridisiert um einen synergetischen katalytischen Effekt für die Iod-Triiodid Redoxreaktion in DSSCs zu erzielen.
Das Projekt "Metallisierung und theoretische Modellierung von Halbleiteroberflächen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Elektrochemie durchgeführt. Ziel des Gesamtprojekts ist es, die Elektrokatalyse und Photokatalyse neuartiger Halbleiter-basierter Schichtstrukturen mit nanostrukturierten Katalysatoren für die lichtinduzierte H2-Entwicklung zu erforschen und hinsichtlich ihres Anwendungspotentials zu prüfen. In diesem Teilprojekt sollen im speziellen die Anfangsstadien der Metallabscheidung auf Halbleiteroberflächen untersucht werden mit dem Zweck, nanostrukturierte Photokathoden zu erhalten. Neben den experimentellen Arbeiten sollen die geometrischen und elektronischen Strukturen sowie die katalytischen Aktivitäten der dünnen Schichten bzw. feinkristallinen Teilchen theoretisch untersucht werden. Die experimentellen Arbeiten fokussieren auf die Herstellung und Optimierung nanostrukturierter Metallüberzüge auf Halbleiterphotokathoden für die lichtinduzierte Entwicklung von Wasserstoff. Neben der Abscheidung von Edelmetallen wie Pt oder Pd aus wässrigen Lösungen auf verschiedenen Halbleitermaterialien sollen auch praxisnahe Systeme wie Ni oder Fe durch Abscheidung aus Raumtemperaturschmelzen untersucht werden. Die theoretischen Simulationen zielen auf ein tieferes Verständnis der geometrischen und elektronischen Struktur von Pt, RuS2, MoS2, und WO3 Oberflächen und Nanoteilchen. Basierend auf diesen Strukturuntersuchungen soll schließlich das katalytische Verhalten und die Effizienz der Wasserstoffentwicklung berechnet werden, mit dem Ziel, Anstöße zur Verbesserung der experimentellen Präparation zu liefern.