Forschungsprojekte aus dem aktuellen Jahresbericht

Abbrechen
  • Halbzelle aus photoaktiver organischer Schicht

    Foto einer Halbzelle, bestehend aus der photoaktiven organischen Schicht, aufgebracht auf die Rückelektrode, die das sichtbare Licht hindurchlässt und gleichzeitig den nahinfraroten Teil des Spektrums reflektiert.

    Für zahlreiche potenzielle Photovoltaik-Anwendungen an Gebäuden, Fahrzeugen oder in der Landwirtschaft ist eine signifikante Transparenz der Solarzellen bzw. -module im sichtbaren Spektralbereich wünschenswert, wenn nicht Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung. Bestimmte organische Halbleiter sind in der Lage, infrarote Strahlung stark zu absorbieren und gleichzeitig sichtbares Licht fast vollständig zu transmittieren. Diese bemerkenswerte Eigenschaft ist der Schlüssel für die Realisierung organischer Solarmodule mit hoher visueller Transmission und homogenem Erscheinungsbild, d.h. insbesondere ohne Lücken. Dazu müssen neben den organischen Absorbermaterialien auch neuartige Elektroden mit sehr spezifischen optischen Eigenschaften entwickelt werden. | Laufzeit: 04/2021 - 03/2023

    mehr Info
  • DIAMOND
    © Fraunhofer ISE

    Schematischer Aufbau einer Perowskitsolarzelle mit einer mittels Rakelbeschichtung abgeschiedenen Graphitelektrode.

    Zur Eindämmung des Klimawandels stellt die Dekarbonisierung des Energiesektors eine zentrale Herausforderung dar. Photovoltaik spielt dabei eine entscheidende Rolle bei der flächendeckenden Einführung einer sauberen und erschwinglichen Energieinfrastruktur. Aufgrund des überwiegenden Imports von außerhalb der EU sowie der Notwendigkeit der energetisch aufwändigen Aufreinigung von Rohmaterialien sind etablierte Photovoltaikmodule mit Lieferrisiken und einem hohen CO2-Fußabdruck verbunden. Die aufkommende Perowskit-PV hat ein enormes Potenzial, diese Probleme zu überwinden und den Energiesektor der EU zu revolutionieren. | Laufzeit: 12/2022 – 11/2025

    mehr Info
  • Thermomechanische Spannungen durch die Zellverschaltung
    © Fraunhofer ISE

    Thermomechanische Spannungen durch die Zellverschaltung.

    Stand der Technik sind Verfahren, um aus einer gegebenen Zellleistung eine maximale Modulleistung unter Laborbedingungen (Standard Testing Conditions STC) zu erzielen. Diese Optimierung ist für Modulhersteller und Zulieferer nach der heute üblichen Bewertung von PV Modulen basierend auf einem spezifischen Preis €/Wp ein wesentlicher Teil der Produktentwicklung. Allerdings greift diese Betrachtung zu kurz. Das Forschungsprojekt »CTS1000+« geht den nächsten entscheidenden Schritt von einem auf Laborbedingungen optimierten Modul zu einem Modul mit einem gesteigerten Energieertrag (kWh) pro installierter Leistung (kWp): Es erweitert die Cell-To-Module (CTM) Betrachtung in Richtung des Gesamtsystems (Cell-To-System (CTS)). In einem zweiten Betrachtungsschritt wird die finanzielle Seite hinzugenommen: Verbesserungen werden im Projekt auch kostenseitig bewertet. Ziel des Teil- und Gesamtprojekts ist die Senkung der Stromgestehungskosten (€/kWh) und eine Steigerung der erzielten Erträge (kWh/kWp) durch optimierte Module und Komponenten. Notwendige Schritte hierzu sind ein Verständnis für die wirkenden Mechanismen, der Aufbau von Simulations- und Analysewerkzeugen, eine Komponentenoptimierung, eine Anpassung des PV-Moduls sowie die Entwicklung und Anwendung fortgeschrittener Charakterisierungsmethoden. | Laufzeit: 12/2019 - 11/2022

    mehr Info
  • Innovativer Halbzellenverbund für die PEM-Elektrolyse.
    © Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein

    Innovativer Halbzellenverbund für die PEM-Elektrolyse.

    Zentrale technische Lösung für die Transformation des Energiesystems ist die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, welche es ermöglicht, elektrische Energie aus volatilen, erneuerbaren Energiequellen in eine gebundene, speicherbare Energieform zu überführen, so dass diese Energie bedarfsgerecht in nachgelagerten, stofflichen Sektoren eingesetzt werden kann. Im Rahmen des Fraunhofer Cluster of Excellence Integrated Energy Systems CINES entwickelt das Fraunhofer ISE zusammen mit dem Fraunhofer ICT und dem Fraunhofer UMSICHT neuartige Materialien, Komponenten und Zellkonzepte für die Protonen leitende Membran-Elektrolyse, welche mit einer sauren Membran (PEM: polymer electrolyte membrane) als Elektrolyt arbeitet. | Laufzeit: 01/2019 - 12/2023

    mehr Info
  • Carbon2Chem® Phase 2

    Teilprojekt L-II: Dynamische Methanolsynthese aus Hüttengasen

    Methanol-Miniplant des Fraunhofer ISE
    © Fraunhofer ISE

    Methanol-Miniplant des Fraunhofer ISE während der Dauerversuche im Technikum in Duisburg.

    Die deutschen Stahlwerke sind für ca. 6% der deutschen CO2-Emissionen verantwortlich. Unter dem Sammelbegriff „Hüttengase“ gefasst, entstehen in verschiedenen Teilschritten der Stahlherstellung große Mengen an Prozessgasen, welche reich an Wasserstoff und Kohlenoxiden sind (CO2 und CO). Aktuell werden Hüttengase vor allem thermisch, also zur Strom- und Wärmegewinnung genutzt. Im BMBF‑geförderten Projekt Carbon2Chem® untersuchen Partner aus Industrie und Forschung verschiedene Szenarien, um diese Hüttengase stofflich zu nutzen und den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Im Teilprojekt L-II untersucht das Fraunhofer ISE die Methanolsynthese aus Hüttengasen. Damit werden zwei wesentliche Bausteine der Energiesystemwende demonstriert: Senkung der Emissionen und Sektorenkopplung. | Laufzeit: 06/2020 - 05/2024

    mehr Info
  • © Fraunhofer ISE

    Die bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) wird zunehmend als sichtbare Technologie unsere gebaute Umwelt in der gestalterischen Wahrnehmung beeinflussen.

    Die Bauwerkintegrierte Photovoltaik, kurz: BIPV, ist eine Schlüsseltechnologie auf dem zukünftigen Energiemarkt. Solaraktive Flächen sind vorhanden, das Knowhow über die BIPV-Technologien ist jedoch noch wenig verbreitet und bei PlanerInnen in der Bevölkerung fehlt die Akzeptanz bzw. das Wissen, wie mit solaraktiven Modulen gebaut werden kann. Vier Projektpartner haben mit einem Forschungsprojekt zum Ziel, den Ausbau der bauwerkintegrierten Photovoltaik zu unterstützen und die gesellschaftliche Akzeptanz für das Planen und Bauen mit bauwerkintegrierten Solarmodulen zu fördern. Damit soll der Ausbau der Solarstromerzeugung am Gebäude mit integrierten Dachelementen und Fassadenbauteilen als Markt besser erschlossen werden. | Laufzeit: 07/2021 - 08/2023

    mehr Info
  • © BetterBat

    Das Projekt »BetterBat« befasst sich mit der Schnittstelle zwischen der Batterietechnologie und deren potenzieller Nutzung in einer Anwendung. »BetterBat« rückt somit explizit die Anwenderseite und deren systemische anwendungsspezifische Anforderungen in den Fokus der Betrachtung, wodurch eine zielorientierte Forschung und Entwicklung ermöglicht, die time-to-market entsprechend verkürzt und das Risiko eines Verfehlens von Marktanforderungen reduziert werden sollen. »BetterBat« soll dabei etwa Antworten auf folgende Fragen bieten: Für welche Anwendungen kommen heute oder zukünftig batterieelektrische Lösungen in Frage? Welche Batterietechnologie passt zu welcher Anwendung? Welche Stärken und Schwächen ergeben sich daraus und wo müsste ggf. noch weiter geforscht oder gefördert werden? Die notwendigen Arbeitspakete zur Beantwortung dieser Fragen sind in nachfolgender Abbildung schematisch dargestellt. | Laufzeit: 03/2021 - 02/2024

    mehr Info
  • © Fraunhofer ISE

    Zwei Prototypen des AVUS Messgerätes im Feldtest im Solarkraftwerk „Andasol 3“ in Südspanien. Oben der exponierte Spiegel am Schwenkarm (oben rechts). An der Stirnseite unten die Öffnung zur Messung, zu der die Probe regelmäßig geschwenkt wird.

    Im Projekt »AVUSPro« wird ein Gerät zur automatisierten Erfassung von Verschmutzung weiterentwickelt und Prototypen an Standorten mit unterschiedlichen Umwelt-bedingungen erprobt. Weiter werden Methoden zur verbesserten Standortcharakterisierung und zum verbesserten Betrieb solarthermischer Kraftwerke entwickelt. Hier sind zum Beispiel die optimierte Reinigung und die Analyse von Verschmutzungsprozessen wichtige Bausteine. | Laufzeit: 07/2019 - 07/2023

    mehr Info
  • APV Obstbau Versuchsaufbau
    © Fraunhofer ISE

    Der Versuchsaufbau vergleicht fünf verschiedene Varianten.

    Der Landwirtschaftssektor steht vor neuen Herausforderungen. Im Zuge des Klimawandels müssen Strategien entwickelt werden, um negative Auswirkungen auf Ernten zu vermeiden. Der Obstbau in Deutschland ist bereits heute von den Folgen des Klimawandels betroffen: steigende Temperaturen, veränderte Niederschlagsverteilung und immer häufiger eintretende extreme Wetterereignisse wie Hagel und Starkregen. Der Erwerbsobstanbau setzt somit vermehrt Hagelschutznetze und Folien ein, um Qualitäts- und Ertragseinbußen zu verhindern. Im Rahmen des Projekts »APV-Obstbau« soll untersucht werden, inwiefern die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) diese Schutzfunktion im Apfelanbau übernehmen kann, welches Anlagendesign für diese Kultur sinnvoll ist und in welcher Art sich die Agri-PV-Anlage auf die Ernteerträge auswirkt. | Laufzeit: 04/2020 - 03/2025

    mehr Info