Das Projekt "Im Fokus des Projektes NORLED steht die Herstellung einer neuen Technologie für energieeffiziente, weiße Leuchtdioden auf Basis fluoreszierenden Siliziumkarbids, die im Vgl. zum Stand der Technik umweltfreundlicher und kostengünstiger ist" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl Werkstoffe der Elektronik und Energietechnik. Arbeitsgruppe Crystal Growth durchgeführt. Im Gesamtprojekt NORLED (N-INNER) werden weiße Leuchtdioden auf Basis von fluoreszierendem SiC (f-SiC) hergestellt. Die Innovation des f-SiC liegt in der definierten Misch-Dotierung des Halbleiters SiC mit N, und vor allem Al und B. Zur Bauelementherstellung kommt der sog. Fast Sublimation Growth Prozess (FSGP) des Projektpartners IFM M.SYVÄJÄRVI zum Einsatz, welches ohne umweltgefährliche metallorganische Prekursoren, wie bei den Standard GaN Leuchtdioden auskommt. Das vorliegende Teilprojekt (IMS P.WELLMANN) bildet das Materialfundament des Gesamtprojektes und stellt speziell dotierte SiC-Substrate und Ausgangsmaterialien für den FSG-Prozess zur Verfügung. Zum Einsatz kommt das von P. Wellmann entwickelte, sog. Modifiziertes PVT (physical vapor transport), das Dotierstoffe über eine extra Gasleitung in die Wachstumszelle einleitet. Die hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie im Teilprojekt FOE E.SPIECKER bildet das Fundament der Materialcharakterisierung. WISSENSCHAFTLICH-TECHNOLOGISCH steht die Ausbalancierung der Dotierstoffe N, Al und B zur Erzeugung von weißem Licht im Fokus. (1) Bereitstellung von Ausgangsmaterialien für den FSG-Prozess (poly-SiC dotiert mit N, Al und B). (2) Herstellung von kristallinen SiC-Wafern (50mm und 75mm) dotiert mit N, Al und B. (3) Optimierung der Bauelement-Farbe Weiß durch Variation der Dotierung (4) Korrelation Dotierung mit Kristalldefekten. Die deutschen Teilprojekte ergeben bereits in sich eine sinnvoll abgeschlossene Einheit.
Das Projekt "Thermochemische Behandlung von Klärschlammasche und anderen phosphathaltigen Aschen mit dem Ziel der Abtrennung von Schwermetallen - Herstellung von Phosphatdüngemitteln aus den behandelten Aschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Abteilung 4 Material und Umwelt, Fachgruppe 4.3 Abfallbehandlung und Altlastensanierung durchgeführt. A) Problemstellung: Die Asche aus der Klärschlammverbrennung sowie aus der Verbrennung von Tierkörpern, Schlachthofabfällen u.ä. wird gegenwärtig ohne Nutzung der darin enthaltenen Wertstoffe, z.B. Phosphor, auf Deponien entsorgt. Voraussetzung für eine Nutzung des Phosphatgehaltes dieser Aschen im Sinne der Kreislaufwirtschaft ist erstens die separate Verbrennung der phosphatreichen Abfälle und zweitens die Abtrennung der darin enthaltenen Schwermetalle. Die praktisch vollständige Abtrennung (Sublimation) der Schwermetalle Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, Hg und andere gelingt durch Überführung in die Chloride mit Hilfe von Magnesiumchlorid im Drehrohrofen bei 700-1000 Grad Celsius. Die Schwermetallchloride sind bei diesen Temperaturen flüchtig und können aus der Gasphase abgeschieden werden. B) Handlungsbedarf (BMU; ggf. auch BfS, BfN oder UBA): Die derzeit zur Herstellung von Phosphat-Düngemitteln herangezogenen mineralischen Phosphat-Vorkommen werden vorhersehbar in den nächsten 200 Jahren erschöpft sein. Für die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion ist Phosphat jedoch als Düngemittel unverzichtbar und durch keinen anderen Stoff zu ersetzen. Bei konsequenter Nutzung der in bestimmten Abfallströmen enthaltenen Phosphate zur Düngemittelherstellung könnte der derzeitige Bedarf an mineralischem Phosphatdünger, der zu 100 Prozent importiert werden muss, vollständig durch Recycling-Produkte ersetzt werden. C) Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines thermochemischen Verfahrens zur Abtrennung der Schwermetalle aus Klärschlammasche und vergleichbaren, phosphathaltigen Aschen. Das Verfahren, das im Labormaßstab bereits seine prinzipielle Tauglichkeit gezeigt hat, soll in den Technikumsmaßstab (kg-Maßstab) übertragen werden. Dieser Schritt ist erforderlich, um die großtechnische Umsetzung einer Verwertung von Klärschlammaschen, die künftig in zunehmenden Mengen anfallen werden, einzuleiten. Die BAM hat Patentschutz für das Verfahren angemeldet.
Das Projekt "Verbesserung von Schneemodellierung durch den Einsatz von Fernerkundung auf Einzugsgebietsmaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thüringer Landesamt für Umwelt, Bergbau und Naturschutz durchgeführt. Schneeakkumulation, Metamorphose und Schneeschmelze sind wichtig Glieder der Wasserbilanz in (Mittel-)Gebirgseinzugsgebieten während des Winters und im Frühjahr. Je nach klimatologischen und geografischen Bedingungen kann die Niederschlagssumme von mehreren Tagen, Wochen oder sogar Monaten als Schnee gespeichert werden. Derartige Schneedecken können sehr rasch abschmelzen und durch die Freisetzung von großen Wassermengen in einer verhältnismäßig kurzen Zeit zu großen Schäden führen. Für wasserwirtschaftliche Fragestellungen ist es daher von großer Bedeutung die Wassermenge, die als Schnee in einen Einzugsgebiet gespeichert ist möglichst gut abschätzen zu können. Solche Abschätzungen sind aber aus verschiedenen Gründen schwierig. Zuallererst ist in höheren, schwer zugänglichen Lagen die Wettermessnetzdichte oft geringer als in mittleren oder niedrigen Lagen. Wenn Niederschlag als Schnee gefallen ist, ist er weiteren Prozessen, wie z.B. Windverdriftung, Verdichtung, Sublimation und Schmelze ausgesetzt, die damit Auswirkungen auf die Verteilung, die Ausdehnung und das Wasseräquivalent von Schneedecken haben. Abschätzungen von Ausdehnung und Wassergehalt werden sehr oft modellgestützt vorgenommen, wobei Informationen über Lufttemperatur und Niederschlag zwingend erforderliche Eingangsgrößen darstellen. Die Modellierungsansätze für raum-zeitliche Schneeabschätzungen reichen von simplen Black-Box-Ansätzen, über prozess-orientierte Modelle bis hin zu anspruchsvollen physikalisch basierten Modellen. Leider haben alle Modellansätze gemeinsam, dass sie kalibriert und validiert werden müssen um ihre Einsatzfähigkeit und ihre Robustheit unter Beweis zu stellen. Da Bodenmessungen von Schneedecken und ihren physikalischen Ausprägungen sehr aufwändig sind, stehen sie wenn überhaupt nur sehr begrenzt zur Verfügung. Aus diesem Grund kann die Ableitung von Schneeinformationen aus Fernerkundungsdaten als vielversprechender Ansatz betrachtet werden.
Das Projekt "Die Rolle der Eismikrophysik für die Modellierung und Vorhersage von Schneestürmen und Eisregen in Mitteleuropa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Während im ersten Teil des Vorhabens eine klimatologische Untersuchung des in Tiefdruckgebieten gebildeten Wolkeneises durchgeführt werden soll, widmet sich der zweite Teil der Analyse von Strömungen in diesen Tiefdruckgebieten im Hinblick auf die Wolkeneisbildung. Im dritten Teil soll untersucht werden, welchen Einfluss die Sublimation und das Schmelzen von Wolkeneis auf die Entwicklung und mesoskalische Struktur von Tiefdruckgebieten hat.
Das Projekt "Entwicklung einer CdTe/CdS Duennschicht-Solarzelle nach einem Close-spaced Sublimationsverfahren (CSS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die CdTe/CdS Duennschicht-Solarzelle nach einem Close-spaced Sublimationsverfahren zu optimieren. Die involvierten Prozessschritte Close-spaced Sublimation (CSS) und Sputtern werden in einem in-line Fertigungsprozess zusammengefasst. Realisiert werden soll die Superstratkonfiguration, eine moegliche p-i-n Konfiguration ZnTe/CdTe/CdS wird beruecksichtigt. Primaeres Ziel ist die Steigerung des Wirkungsgrades auf 14 v.H. und die Erhoehung der Photospannung auf 850 mV bei gleichzeitiger Reduktion der CdTe-Schichtdicke auf 2 Mikrometer. Untersuchung zur Korrelation zwischen strukturellen Gegebenheiten und Leistung bzw. limitierenden Faktoren sollen Rueckschluesse auf die optimalen Parameter des Herstellungsprozesses fuer CdTe/CdS Duennschicht-Leistungsmodule liefern.
Das Projekt "Photokatalytische Erzeugung von O2 (1delta) zum Betrieb eines Fulleren-Sauerstoff-Jod-Lasers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Beim Uebergang vom elektronisch angeregten 2P1/2- zum 2P3/2-Zustand von Jodatomen laesst sich in einem optischen Resonator Laseremission Beim Uebergang vom elektronisch angeregten 2P1/2- zum 2P3/2-Zustand von Jodatomen laesst sich in einem optischen Resonator Laseremission bei der Wellenlaenge I = 1,315 mm erreichen. Die Besetzungsinversion kann z.B. durch Stoesse zwischen Jodatomen und angeregten Sauerstoffmolekuelen erzeugt werden. Fuer die Erzeugung angeregter Sauerstoffmolekuele stehen verschiedene Methoden zur Verfuegung, die alle einer kommerziellen Nutzung des Laser entgegenstehen. Den aus C5- und C6-Ringen aufgebauten Fullerenen wird dagegen in der Literatur eine photokatalytische Aktivitaet zugeschrieben, die auf besonders effektive Weise zu dem im Sauerstoff-Jod-Laser benoetigten Anregungszustand des Sauerstoffmolekuels fuehren soll. Darauf gruendet sich die dem hier bearbeiteten Projekt zugrundeliegende Idee, den fuer den Sauerstoff-Jod-Laser erforderlichen Anregungszustand O2(1D) mit Hilfe von Fullerenen zu erzeugen. Im vorliegenden Projekt wurden zwei sich stark unterscheidende Generatorkonzepte experimentell geprueft, denen die heterogene photokatalytische Reaktion von Sauerstoff mit auf Substrat gebundenen Fullerenen und die homogene photokatalytische Reaktion zwischen Fullerendampf und Sauerstoff zugrunde liegen. Die Erwartungen konnten jedoch in keiner Weise erfuellt werden. Eine wesentliche Erkenntnis des Projektes ist, dass die photokatalytische Erzeugung von O2(1D) an substratgebundenen Schichten ineffektiv ist. Die Ursache fuer die geringe O2(1D)-Produktion ist moeglicherweise auf einer Bedeckung der aktiven Oberflaeche mit Absorbaten zurueckzufuehren. Dass solche Bedeckungen existieren, konnte mit Hilfe der Verbrennungsanalyse von quarzgebundenen Fullerenschichten nachgewiesen werden. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass zusaetzlich eine durch die Bindungskraefte der Schicht verursachte energetische Verschiebung des angeregten Fullerentripletts eine Rolle spielt. Freie Fullerene (C60) reagierten nach der Sublimation in der erwarteten Weise. Stosswellenexperimente zeigten, dass in Gemischen aus Sauerstoff und Fullerendampf unter Lichteinwirkung O2(1D) entsteht. Dies konnte indirekt auch in Sauerstoff-C60-Jod-Systemen nachgewiesen werden, bevor die Fullerene in der heissen Umgebung verbrennen. Wegen der hohen Sublimationstemperatur von 600 Grad Celsius und der bei hohen Temperaturen eingeschraenkten Effektivitaet des gesamten Anregungsprozesses ist eine technische Anwendung jedoch kaum moeglich.
Das Projekt "Hybrid-Fluid für C02-Sublimations-Kältekreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Ziel ist die Auswahl/Synthese und Qualifizierung eines neuen kältetechnischen Fluids für den kombinierten Einsatz sowohl als Schmiermittel zur Verdichterschmierung als auch als Wärmeträgerfluid in einem C02-Sublimator. Ein solches Hybrid-Fluid ist die Voraussetzung für die Umsetzung eines umweltfreundlichen geschlossenen Niedrig-GWP-Sublimations-Kältekreislaufs als Ersatz für bisherige Kaltdampf-Kältekreisläufe mit Hoch-GWP-Kältemitteln für den Temperaturbereich bis -80 Grad Celsius.
Das Projekt "SGP 1 Grad N Programm: Druckbare, ultra-dünne Metall-Zwischenschichten für effiziente Dünnschicht-Tandem-Solarzellen (SULTAN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut durchgeführt. Anorganische (z.B. CIGS) und Polymer-Halbleiter mit niedriger Bandlücke absorbieren vorwiegend Licht im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Höherenergetische Photonen werden zwar gleichermaßen absorbiert, die photogenerierten Ladungsträger verlieren jedoch Energie durch Relaxationsprozesse. Daher ist das Konzept der Tandemsolarzellen, die Kombination zweier Halbleiter mit unterschiedlicher Bandlücke, ein vielversprechender Ansatz zur effizienten Nutzung eines breiten Spektralbereiches der Sonnenstrahlung. Um den Stromfluss zwischen den beiden Subzellen zu ermöglichen, können geeignete Metalloxide am Mittelkontakt eingesetzt werden. Der Kontakt ist besonders effizient, wenn eine hohe Zustandsdichte durch Edelmetall-Cluster realisiert wird. Während diese Konzepte für Vakuum-Prozesse bereits erfolgreich umgesetzt wurden, sollen sie in diesem Projekt auf potentielle Druckprozesse übertragen werden. Verschiedene thermisch sublimierte Metalle werden hinsichtlich ihrer Eignung für metalloxidbasierte Rekombinationszonen in Tunneldioden und in CIGS-Polymer bzw. Polymer-Polymer Tandemsolarzellen evaluiert. Neben der Analyse der Strom-Spannungs-Kennlinien der Bauelemente werden die optoelektronischen Eigenschaften mit Impedanzspektroskopie und bildgebenden Verfahren untersucht. Nach der Identifikation der aussichtsreichsten Materialkombinationen werden diese in Form von Präkursoren oder Nanopartikeln auf Flüssigprozesse übertragen und deren Anwendung in Tandemsolarzellen erforscht.
Das Projekt "Die CTS-Duennschichtsolarzelle - Entwicklung von Leistungsmodulen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANTEC Angewandte Neue Technologien GmbH durchgeführt. Die CTS-Duennschichtsolarzelle stellt eine der fuehrenden Optionen fuer kostenguenstige Direktumwandlung solarer Energie in Elektrizitaet dar. Bei ANTEC GmbH wurden bereits Kleinmodule mit 10,5 v.H. Wirkungsgrad nach dem patentierten Verfahren der Close-Spaced Sublimation (CSS) hergestellt. Ziel der hier vorgeschlagenen Arbeiten ist die Verbesserung des Wirkungsgrades von Leistungsmodulen durch Weiterentwicklung und Verbesserung aller Einzelschritte des Produktionsverfahrens fuer die CTS-Duennschichtsolarzelle. Hierdurch sollen alle kritischen Teile der Module, wie CdS/CdTe Uebergangsbereich, Front- und Rueckkontakt, die Verschaltungsbereiche und die hermetische Laminierung verbessert werden. Die Verfahrensschritte der Modulherstellung sollen in Hinblick auf das zukuenftige Produktionsverfahren soweit entwickelt werden, dass 30 x 30 cm2 grosse Leistungsmodule mit 14 v.H. Wirkungsgrad hergestellt werden koennen. Dies soll am Ende der Arbeiten nachgewiesen werden.
Das Projekt "Entwicklung energiesparender Pressen für den Textildruck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSC Schäfer GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Presse für Sublimations- und Transferdruck, deren Pressenstempel im Gegensatz zur derzeit üblichen Dauerheizung nur zum direkten Druckvorgang beheizt wird. Dadurch soll Energie eingespart und zugleich die Druckqualität verbessert werden. Es wird ein Einsparpotential von deutschlandweit etwa 99 000 MWh/a abgeschätzt. Dies soll durch die Entwicklung von Druckstempeln in verschiedenen Größen, die extrem schnell aufgeheizt werden können, realisiert werden. Dazu sind neuartige Druckköpfe mit schnell reagierenden Heizelementen, wie z.B. Halogenstrahlern oder induktiver Erwärmung, hitzebeständige, effektive Wärmedämmungen, speziell abgestimmte Druckplatten möglichst geringer Masse und schnell reagierende Temperaturregelungen zu entwickeln. Zusätzlich sind entsprechende Sicherheitseinrichtungen vorzusehen. Diese neuartigen Druckköpfe sollten - soweit möglich - in vorhandene Pressenausführungen integrierbar sein. Fazit: Es wurde eine neuartige Textildruckpresse mit Schnellheizeinrichtung entwickelt, die es erlaubt, die Heizung der Druckplatte erst nach dem Einlegen des zu bedruckenden Textilteils einzuschalten. Die Heizung kann nach Bedarf gesteuert werden, ohne für die erforderliche, schnelle Erwärmung wesentlich leistungsstärkere Heizelemente einsetzen zu müssen. Die Aufgabe wurde durch Verwendung von Infrarotstrahlern und IR-durchlässigem Borosilikatglas gelöst. Zusätzlich wurde die Wärmeisolierung durch die gepressten Formteile aus Kieselsäure wesentlich verbessert. Ein weiteres Kriterium war die gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der Druckplatte. Es wurde eine Anordnung mit Infrarot-Heizelementen gefunden, die eine gleichmäßige Aufheizung der Druckplatte innerhalb von 30 Sekunden garantiert. Eine neue Druckpresse für Drucke bis zur Größe DIN A4 wurde als Prototyp hergestellt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das Entwicklungsziel erreicht wurde.
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