Umweltchemie, Umweltanalytik und biologische Wirkungen (Wechselbeziehungen zwischen Chemie und Biologie) von (karzinogenen und/oder mutagenen) Metallverbindungen; neuerdings auch von Aluminium-, Silicium-, Zinn- und Titanverbindungen. Besonderes Gewicht haben Speziations-, Kreislauf-, Bioverfuegbarkeits-, Wechselwirkungs- und biochemische Untersuchungen (auch Biomonitoring und Kurzzeittests).
Dieses Forschungsprojekt untersucht die Herkunft und Entwicklung erzbildender Flüssigkeiten und Formationsmechanismen an einer der bedeutendsten Zinn-Kupfer-Zink-Blei-Lagerstätte, der Neves Corvo in Portugal, in Verbindung mit Flüssigkeits- und Schmelzeinschlüssen und numerischen Simulationen. Dies ist ein wichtiges Forschungsprojekt, das dem Verständnis und der Entwicklung von Mineralressourcen im gesamten iberischen Pyritgürtel und ähnlichen Provinzen einen erheblichen Mehrwert verleihen wird.
Der Absorber wird im Firmenverbund der Solibro durch das Verfahren der Ko-verdampfung hergestellt. Ziel des Vorhabens ist, ein verbessertes Verständnis der Wachstumsbedingungen und Grenzflächenkonditionierung der CIGS-Schicht Eigenschaften zu erreichen. Dieses Verständnis der kritischen Wachstumsparameter und materialspezifischen Limitierungen soll die Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit bei gleichbleibender Effizienz ermöglichen und damit eine Steigerung des Produktionsvolumens. Das Ziel ist die CIGS Abscheidungsgeschwindigkeit um bis zu 50 % zu erhöhen. Im Bereich des pn-Übergangs ist das Ziel innerhalb des Projektes, das Prozessfenster für den alternativen Cd freien Puffer Zn(O,S) Abscheidung mittels ALD zu definieren. Schwerpunkte im Bereich der Zn(O,S) Abscheidung liegen dabei einerseits in der Analyse der Grenzflächen sowie andererseits in einer Verbesserung der Wachstumsbedingungen in Bezug auf die Homogenität und Zusammensetzung der Schichten. Ziel ist es, im Vergleich mit der chemischen-Bad-Abscheidung von CdS, eine Steigerung des Wirkungsgrades um bis zu 0,5 % zu erreichen.
Eine Schlüsselrolle bei der Steigerung des Wirkungsgrades von CIGS-Zellen spielt der pn-Übergang zwischen CIGS und Puffermaterial. Durch quantenmechanische Rechnungen auf Grundlage der Dichtefunktionaltheorie soll dazu beigetragen werden, dass der Einfluss der Absorber-Puffer-Grenzfläche auf den solaren Wirkungsgrad aufgeklärt und Maßnahmen zur Erhöhung des Wirkungsgrades erarbeitet werden. Durch die theoretischen Untersuchungen der Grenzfläche zwischen Absorber und Puffermaterial sollen Grenzflächenstruktur, Defekteigenschaften und elektronische Eigenschaften und Interdiffusionsmechanismen aufgeklärt werden. Hierzu wird die Beschaffenheit verschiedener Absorber/Puffer (In2S3 und Zn(O,S)) Grenzflächen untersucht. Die Rechnungen liefern gleichzeitig Information über die elektronische Struktur der Grenzfläche, d. h. Bandanpassung und Lage des Ferminiveaus, über den Einfluss von Diffusionsvorgängen und grenzflächeninduzierten Dehnungen.
Ziel des Vorhabens ist es, zusammen mit den Kooperationspartnern die bisher wenig untersuchten Stoffeinträge von hydrothermalen Systemen des Kermadec-Vulkanbogens in den Ozean zu charakterisieren und deren Bedeutung für den globalen Stoffhaushalt der Meere sowie die lokalen chemischen und biologischen Prozesse in der Wassersäule und am Meeresboden zu verstehen. Ein besonderer Fokus wird auf die Bedeutung chemischer Speziierung und Komplexierung von Metallen und Spurenelementen (unter besonderer Berücksichtigung von Interaktionen mit gelöstem organischem Material) für den Export in den Ozean und die Bioverfügbarkeit gelegt. Um diese Ziele zu erreichen, sollen hydrothermale Fluide, Festphasen, und Plumes und biologische Gemeinschaften von verschiedenartigen Hydrothermalquellen im südlichen und mittleren Kermadec-Bogen mit Hilfe des ROVs Quest, CTD/Wasserschöpfern und Multicorern interdisziplinär untersucht werden. Neben der Probenaufbereitung und Konservierung werden an Bord Analysen von kurzlebigen chemischen Spezies durchgeführt, Weiterhin werden hydrothermale Schlüsselparameter wie pH, Eh, O2 und Mg direkt an Bord bestimmt. Für Fe-Isotopen Analysen im konzentrierten hydrothermalen Fluid, aufsteigender Plume, lateral verdriftender Plume werden Probenaliquote genommen. Eine Fraktionierung in gelöste, kolloidale und partikuläre Größenfraktionen wird mithilfe von gestaffelten Membranfiltern entsprechender Porengröße durchgeführt. Die Membranfilter werden direkt bei -20°C eingefroren. Sedimentproben werden unter Luftausschluss direkt eingefroren. Außerdem werden Proben für die organische und anorganische Speziierung von gelösten Schwermetallen (Fe, Cu, Zn und Ni) sowie die Bestimmung von den Gesamtgehalten in unterschiedlichen Größenfraktionen genommen. Die Beprobung für die Schwermetallspezifizierung wird flächendeckend an allen Arbeitsgebieten vom konzentrierten hydrothermalen Fluid bis zur Vermischungszone in der Plume und dem umliegenden Meerwasser erfolgen.
In diesem Teilvorhaben wird angestrebt, die Herstellungskosten von Cu(In,Ga)(Se,S)2 basierten Solarzellen bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirkungsgrade zu reduzieren. Ausgangspunkt ist ein industrierelevanter atmosphärischer Selenisierungs- und Sulphurisierungsprozess zur schnellen Deposition von Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGSSe)* Schichten aus metallischen Vorläuferschichten. Die beiden Hauptziele sind: 1.) Entwicklung einer geeigneten thermischen bzw. plasmaunterstützten Aktivierung des während der thermischen Prozessierung von Cu-In-Ga Vorläuferschichten angebotenen Selens, sowie die Erforschung der Auswirkungen auf den Prozess. 2.) Test und Evaluation einer Anlage zur Rückführung von während der thermischen Prozessierung überschüssig angebotenem Selen. *Cu: Kupfer; In: Indium; Ga: Gallium; S: Schwefel; Se: Selen. Das Vorhaben ist in 5 Arbeitspakete (AP) gegliedert. AP1 beinhaltet die Herstellung geeigneter Glas/Mo/Cu-In-Ga Vorläuferschichtstapel mit Elektrodeposition und Magnetron-Sputtern für die sequentielle Prozessierung zu Cu(In,Ga)Se2 Absorberschichten. In AP2 wird eine Anlage für die thermische Aktivierung von Se in eine in-line Anlage des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) eingebaut, getestet und erforscht. Eine weitere separate Anlage für die thermische Prozessierung mittels plasmaunterstützt aktivierten Selens, inkl. integrierter optischer Kontrolle der Aktivierung wird entwickelt, aufgebaut und studiert. AP3 beinhaltet die Erforschung einer gezielten Einbringung von Schwefel in die Cu(In,Ga)Se2 Oberfläche zur Wirkungsgradsteigerung. In AP4 wird eine bereits entwickelte Selenrückführungsanlage in die bestehende in-line Anlage am HZB eingebaut und evaluiert. AP5 hat zum Ziel geeignete CdS und Zn(O,S) Puffer- und ZnO Fensterschichten für die Fertigstellung von Solarzellen und Solarmodulen abzuscheiden. Zentraler Punkt ist die Untersuchung der optoelektronischen Eigenschaften der Bauteile, diese zu evaluieren und mit Prozessierungsparametern zu verknüpfen.
Ziel des Vorhabens ist es, den Bedarf von Silber für Schaltgeräte der industriellen Niederspannungselektrotechnik (Schalter, Schaltschütze für Elektromotoren etc.) deutlich zu reduzieren. Silberhaltige Kontakte sind die wichtigsten Bestandteile der überall im Einsatz befindlichen elektromechanischen Schaltgeräte. Sie haben die Aufgabe Stromkreise zu schließen, vorübergehend oder auch für längere Zeit die Stromleitung zu gewährleisten und aus dem geschlossenen Zustand zuverlässig wieder zu öffnen. Silber als das preiswerteste Edelmetall ist als Werkstoffbasis für diese Schaltgeräte unersetzbar. Es werden hochsilberhaltige Verbundwerkstoffe mit ca. 80 - 90 % Silbergehalt als Kontakt genutzt, da die Edelmetallmatrix einen sehr niedrigen und stabilen Kontaktwiderstand im geschlossenen Schaltzustand gewährleistet. Weitere Hauptanforderungen an diese mit Lichtbogenbelastung schaltenden Kontakte sind hoher Verschweißwiderstand für die Sicherheit zum Öffnen des Stromkreises und Abbrandfestigkeit für eine lange Lebensdauer. Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Silber nicht nur in der Elektrotechnik, sondern auch in Zukunftstechnologien mit wachsender Bedeutung wie zum Beispiel der Photovoltaik und RFID-Funketiketten sind für die Zukunft Versorgungsengpässe zu erwarten. Jährlich werden allein in Deutschland für Kontaktwerkstoffe auf Ag/SnO2-Basis 400 t Silber verbraucht. In dem Projekt soll in einem umfassenden Ansatz, der den gesamten Schichtaufbau des Schaltkontakts, die Kontaktwerkstoffschicht und das Herstellverfahren umfasst, der Silbergehalt im Schalter um insgesamt 40% reduziert werden. Zusätzlich sollen Wege und Geschäftsmodelle für das Recycling von Silber aus Schaltgeräten untersucht werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 58 |
| Europa | 2 |
| Land | 7 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 14 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 7 |
| Förderprogramm | 48 |
| Gesetzestext | 5 |
| Text | 4 |
| Umweltprüfung | 2 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 14 |
| Offen | 49 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 61 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 6 |
| Keine | 36 |
| Webseite | 21 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 32 |
| Lebewesen und Lebensräume | 36 |
| Luft | 33 |
| Mensch und Umwelt | 63 |
| Wasser | 28 |
| Weitere | 61 |