Von der Zelle zum Modul ohne Wirkungsgradeinbußen: Das ist eine der wesentlichen Herausforderungen der Perowskit-Photovoltaik. Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun Perowskit-Solarmodule fast ohne Skalierungsverluste hergestellt. Dazu kombinierten sie die Serienverschaltung per Laser mit der Vakuumprozessierung aller Schichten der Solarzelle. Sie erreichten einen Wirkungsgrad von 18 Prozent auf einer Fläche von vier Quadratzentimetern – Weltrekord für vakuumprozessierte Perowskit-Solarmodule. In der Photovoltaik gelten Perowskit-Halbleiter dank ihrer günstigen Verfügbarkeit, ihrer einfachen Herstellbarkeit sowie ihres enormen Wirkungsgradpotenzials als besonders zukunftsträchtige…

Autos, die autonom von A nach B navigieren, sollen in einigen Jahren Alltag sein. Doch der Weg zu einer Strassenzulassung ist noch weit. Ein wichtiger Aspekt: Wie lässt sich erkennen, ob ein selbstfahrendes Auto mit zunehmendem Alter «blind» geworden ist, die Sensoren also ausgetauscht werden müssten? Eine Empa-Forscherin sucht mit ihrem Team nach einer Lösung. Der fünf Meter lange Lexus RX-450h führt an der Empa ein eher beschauliches Leben. Grosse Reisen sind ihm nicht vergönnt. Stattdessen dreht das SUV brav…

Einem internationalen Team mit Forscher*innen der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, durch den Einsatz moderner Hochdruck-Technologien ein bisher unbekanntes zweidimensionales Material zu entdecken. Das neue Material, Beryllonitren, besteht aus regelmäßig angeordneten Stickstoff- und Beryllium-Atomen. Es besitzt eine ungewöhnliche, für Anwendungen in der Quantentechnologie hochattraktive elektronische Gitterstruktur. Für die Synthese war ein Kompressionsdruck erforderlich, der rund eine Million Mal höher ist als der Druck der Erdatmosphäre. In der Zeitschrift „Physical Review Letters“ stellen die Wissenschaftler*innen ihre Entdeckung vor. Seit der…

Neutronen „sehen“ Eigenspannungen im Inneren additiv gefertigter Bauteile. Der 3D-Druck eröffnet völlig neue Möglichkeiten, auch bei der Herstellung von Turbinenschaufeln. Allerdings enthalten die so gefertigten Bauteile oft Spannungen, die schlimmstenfalls zu Rissen führen können. Mit Neutronen der Forschungs-Neutronenquelle der Technischen Universität München (TUM) ist es einem Forschungsteam nun gelungen, diese inneren Spannungen zerstörungsfrei zu bestimmen – ein Schlüssel zur Verbesserung der Produktionsprozesse. Gasturbinenschaufeln müssen extremen Bedingungen standhalten: Unter hohem Druck und hohen Temperaturen sind sie enormen Fliehkräften ausgesetzt. Um die…

Großflächiges 2D-Material hergestellt … Ellenbogenmentalität bei einem zweidimensionalen Material: Das hat ein internationales Team unter Federführung des Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) kürzlich entdeckt: Den Physikern gelang es, Bor-Schichten entstehen zu lassen, die nur eine Atomschicht hoch sind. Störende Stufenkanten auf der Unterlage schiebt das Material dabei einfach aus dem Weg. Seine Ergebnisse veröffentlichte das Team im Fachmagazin ACS Nano. Es ist das Ziel des Teams um UDE-Prof. Michael Horn-von Hoegen, das dünnstmögliche Bor, sogenanntes Borophen, herzustellen….

35,9% für III-V//Silicium Solarzelle … Seit 40 Jahren betreibt das Fraunhofer ISE Spitzenforschung in der Photovoltaik, mit immer wieder neuen Rekordwirkungsgraden in unterschiedlichen Materialklassen und wichtigen Beiträgen zur Kostenreduzierung von Solarstrom, der heute die günstigste Form der Energiebereitstellung ist. Photovoltaik ist neben Windenergie die zentrale Säule der Energiewende. Mit dem Ziel, den Flächenbedarf und den Materialeinsatz von Solarmodulen noch weiter zu reduzieren, legt das Institut aktuell einen Fokus auf die Tandem-Photovoltaik, bei der durch die Verbindung unterschiedlicher Solarzellenmaterialien bisherige Effizienzgrenzen…

Forschungsprojekt SPOT geht an den Start … Partikuläre Verunreinigungen und Defekte auf Bauteiloberflächen werden in der Produktion entweder durch Sichtkontrolle oder durch Abspülen des Bauteils und Analyse der Spülflüssigkeit erkannt. Diese Art der Qualitätskontrolle ist aufwändig und nicht in den Fertigungsprozess integrierbar. Fraunhofer IPM entwickelt jetzt im Rahmen des Forschungsprojekts SPOT zusammen mit Partnern ein neuartiges optisches Inline-Messsystem. Bei der Fertigung von Bauteilen müssen definierte Grenzwerte für die Sauberkeit eingehalten werden. Die Erkennung und Klassifizierung von Partikeln auf der Oberfläche…

Carbonfasern sind in vielen Industriebranchen unentbehrliche Bestandteile von High-Tech-Materialien. Wissenschaftler*innen der Universität Bayreuth wollen jetzt eine neue Generation von Carbonfasern erforschen und entwickeln. Die Fasern sollen sich durch eine gesteigerte Festigkeit auszeichnen, selbst bei Temperaturen von mehr als 400 Grad Celsius stabil bleiben und dadurch ein noch breiteres technologisches Anwendungsspektrum ermöglichen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Vorhaben ab Mai 2021 für die nächsten drei Jahre mit insgesamt mehr als 600.000 Euro. In der Luftfahrt, im Automobilbau, in der Raumfahrt,…

Fraunhofer ISE begleitet 5 Gigawatt Projekt in Andalusien … Photovoltaik ist die tragende Säule der Energiewende, zusammen mit der Windenergie. Während bei der Forschung und Entwicklung für Solarzellen und -module Deutschland und Europa nach wie vor führend sind, hatte sich die Produktion in den letzten zehn Jahren nach Asien verlagert. Die Technologiesouveränität und Unabhängigkeit drohte in Europa verloren zu gehen. Dies beginnt sich zu verändern, da Parameter wie zum Beispiel der Anteil der Transportkosten für importierte Module, aber auch nachhaltige…

Die Bandbreite von 3D-Druck-Technologien wächst: Ein Forschungsteam der TH Köln entwickelt jetzt gemeinsam mit der Firma mz Toner Technologies ein neues 3D-Druck-Verfahren auf Basis von Elektrophotographie, das unter anderem das Drucken im Weltraum ermöglichen soll. Elektrophotographie ist das Verfahren, mit dem die meisten Drucker funktionieren. Dabei wird eine sogenannte Fototrommel innerhalb des Druckers komplett elektrisch aufgeladen. Ein Laserstrahl bildet anschließend das zu druckende Motiv auf dieser Trommel ab, indem er selektiv elektrische Ladungen löscht. Der Farbstoff haftet dort auf der…

Bei extremer Hitze oder im Vakuum des Weltraums – ein neuartiges Nanomaterial bringt in Extremsituationen Höchstleistungen, das zeigte die TU Wien mit internationalen Partnern. Die Fahrradkette kann man mit Öl schmieren, aber was macht man bei einem Marsrover oder bei einem glühend heißen Transportband in der Stahlindustrie? Ganz spezielle Nanomaterialien wurden nun von der TU Wien gemeinsam mit Forschungsgruppen aus Saarbrücken (Deutschland), der Purdue University in den USA und der Universidad de Chile (Santiago, Chile) untersucht. Die Materialklasse der MXene…

Bei Hochdurchsatz-Röntgenbeugungsmessungen fallen riesige Datenmengen an. Dank des Agenten werden sie schneller nutzbar. Künstliche Intelligenz (KI) kann große Datenmengen, wie sie bei der Analyse der Eigenschaften potenzieller neuer Materialien entstehen, schneller analysieren als Menschen. Allerdings neigen solche Systeme auch angesichts von Unsicherheiten oft zu definitiven Entscheidungen, sie überschätzen sich. Ein internationales Forschungsteam hat das der KI abgewöhnt: Die Forschenden entwickelten einen Algorithmus so weiter, dass er mit dem Menschen zusammenarbeitet und Entscheidungen unterstützt. So lassen sich vielversprechende neue Materialien schneller…

Vertrauen ist besser … Um Elektronik sicher und zuverlässig einzusetzen, muss man nachvollziehen können, woher sie kommt, was sie macht und wie sie aufgebaut ist. Aktuell gibt es zwar einige technische Lösungen im Sinne einer vertrauenswürdigen Elektronik, aber noch keine durchgängige Methodik zur Vertrauenswürdigkeit, die die komplette Wertschöpfungskette ausreichend einbezieht. Das im März 2021 gestartete Forschungsprojekt »Velektronik« setzt hier an. Das Fraunhofer IPMS beschäftigt sich mit vertrauenswürdigen Fertigungsverfahren. Als das zentrale Vorhaben der Förderrichtlinie für »Vertrauenswürdige Elektronik (ZEUS)« des Bundesministeriums…

Mit Hochtemperaturtechnologien werden elektrothermische Netzspeicher möglich, mit denen sich große Mengen Energie aus erneuerbaren Quellen puffern lassen. Im Verbundprojekt LIMELISA entwickeln das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit dem Industriepartner KSB die dafür notwendigen Grundlagen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert die Forschung mit 3,8 Millionen Euro. Mit Hochtemperaturtechnologien werden elektrothermische Netzspeicher möglich, mit denen sich große Mengen Energie aus erneuerbaren Quellen puffern lassen. Im Verbundprojekt LIMELISA entwickeln das…

Neues Verfahren zur Herstellung von Dämmstoff aus Kunststoffabfällen. Ein Schaumstoff zur akustischen und thermischen Dämmung von Gebäuden, der aus Mikroplastik im Meer gewonnen werden kann: Mit dieser Innovation will der Forscher Marco Caniato von der Fakultät für Naturwissenschaften und Technik einen konkreten Beitrag zur Reduzierung des Plastikmülls in unseren Ozeanen leisten. Das Verfahren beruht auf einem Biopolymer, das aus der Verarbeitung von Rotalgen gewonnen wird. Sekundäres Mikroplastik, also Plastikpartikel, die kleiner als 5 Millimeter sind, und aus weggeworfenen Plastikflaschen und…

Günstiger als mit Sonne lässt sich heute kein Strom erzeugen. An sonnigen Standorten entstehen derzeit Kraftwerke, die Solarstrom sogar für weniger als zwei Cent pro Kilowattstunde liefern werden. Auf dem Markt erhältliche Solarzellen auf der Basis von kristallinem Silizium machen dies mit Wirkungsgraden von bis zu 23 Prozent möglich. Mit noch höheren Wirkungsgraden von mehr als 26 Prozent könnten die Kosten weiter sinken. Dieses Ziel hat nun eine internationale Arbeitsgruppe rund um Photovoltaik-Forscher vom Forschungszentrum Jülich mit einem nanostrukturierten, durchsichtigen…