Laufende Forschungsprojekte

Im Forschungsprojekt »AmmoCatCoat« erforscht das Fraunhofer ISE mit Partnern aus der Industrie und Forschung Katalysatoren mit neuartigen biomassebasierten Kohlenstoffen als Ruthenium-Trägermaterial für eine effizientere, nachhaltigere und kostengünstigere Wasserstofferzeugung aus Ammoniak. Die Aktivität von Katalysatoren wird besonders bei niedrigen Prozesstemperaturen evaluiert. Gleichzeitig werden die Kohlenstoffmaterialien so angepasst, dass konventionelle Beschichtungsmethoden verwendet werden können, um zukünftig elektrisch beheizbare Katalysatorträger einsetzen zu können. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Kerngeschäft des Fraunhofer ISE ist die Entwicklung der nächsten Solarzellengenerationen. Dabei haben Tandemsolarzellen, integrierte Photovoltaik und nachhaltige Produktion höchste Priorität. Das Projekt »Kumelle« adressiert die Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen, hohe Solarzellenwirkungsgrade von über 30 % und Kupfermetallisierungen anstelle von teurem und immer knapper werdendem Silber. Damit ist das Projekt vollständig mit den Kernzielen des Fraunhofer ISE abgestimmt. Neben der evolutionären Weiterentwicklung des Flachbett-Siebdruckes als Stand der Technik in der Produktion steht in enger Kooperation mit dem Konsortialführer acp systems AG die revolutionäre Entwicklung eines neuen Druckverfahrens im Vordergrund (FlexTrail), welches Vorteile hinsichtlich Ressourceneffizienz, minimale Strukturbreite, Materialflexibilität und Produktivität impliziert. Daneben wird ein materialgetriebener Lösungsansatz verfolgt mit dem Ziel zellcharakteristische Leistungsparameter mit materialspezifischen Kenngrößen zu korrelieren und so ein tiefes Verständnis zu den verwendeten Prozesse aufzubauen. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Innovative Fertigungstechnologien z.B. für großflächige Displays ermöglichen die kostengünstige Herstellung von Einheiten aus tausenden verschalteten Halbleiterbauelementen durch Miniaturisierung, additive Fertigung, Parallelisierung, und Selbstausrichtung. Die Zielsetzung des Verbundprojekts »micro-CPV« ist die Entwicklung eines Konzentratorphotovoltaik-(CPV-) Moduls auf Basis dieser Technologien, um hohe PV-Leistung bei gleichzeitiger Ausnutzung von Kostensenkungspotenzialen in der Fertigung zu erreichen. | Laufzeit: 04/2020 - 12/2024

Die von der Europäischen Kommission in der EU-Solarstrategie empfohlenen PV-Aufdach- und BIPV-Anlagen kommen immer häufiger zum Einsatz, weshalb Regeln für deren Umweltverträglichkeitsprüfung als notwendig erachtet werden. Die detaillierte Lebenszyklusanalyse ist derzeit jedoch nicht verfügbar und ist daher Gegenstand intensiver Forschung. Für EPDs (Umweltzeichen vom Typ 3) sind Neutralität und eine unabhängige Überprüfung eingehender umweltrelevanter Daten ein wichtiges Kriterium. Obwohl bereits PCR zur Erstellung von EPDs für PV-Module und PV-Systeme verfügbar sind, gibt es momentan keine derart umfassende PCR, die zu harmonisierten EPD-Ergebnissen für PV-Module als auch für PV-Aufdach- und BIPV-Systeme führt und zugleich standardisierte, sowohl produkt- als auch nutzungsspezifische Bewertungen ermöglicht. | Laufzeit: 06/2024 - 05/2026

In diesem Projekt sollen kostengünstige Zell- und Modultechnologien basierend auf höchst-effizienten III-V Mehrfachsolarzellen für Märkte entwickelt werden, in denen hohe Wirkungsgrade besondere Vorteile versprechen, beispielsweise in elektrischen Flug- und Fahrzeugen. | Laufzeit: 09/2022 - 08/2025

Im Verbundvorhaben »Dragon« wird eine industrielle Zellverschaltungsanlage und ein Modulkonzept für die Klebe-Drahtverschaltung von Hocheffizienz Solarzellen entwickelt. Dies ist ein innovativer Technologieansatz, der in dieser Form bisher in keinem öffentlich geförderten Projekt adressiert wird oder wurde. | Laufzeit: 04/2023 - 03/2026

Im Zuge des Ausbaus von erneuerbaren Stromquellen wird der Bedarf an stationären Speichern erheblich zunehmen, um die steigende Volatilität in der Stromerzeugung durch den fortwährenden Zubau von regenerativen Energiequellen wie Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu minimieren. Dafür bedarf es einer weiteren Steigerung der Attraktivität von elektrochemischen Energiespeichern. Die größten Kritikpunkte sind dabei immer noch die (zu) hohen Anschaffungskosten, insbesondere verursacht durch die hohen Kosten der Batteriezellen sowie die Nachhaltigkeit der Batterien hinsichtlich kritischer Rohstoffe. Alle genannten Aspekte sollen im Vorhaben »StrOboBatt« adressiert werden. Die Aktivmaterialien selbst stehen dabei im Fokus. Ebenso soll die globale Abhängigkeit von bestimmten Rohstoffen durch die genutzten Materialien minimiert und die Nachhaltigkeit der Batteriezellen verbessert werden. | Laufzeit: 06/2024 - 05/2027

Dieses Vorhaben hat zum Ziel, aktuelle Unsicherheiten hinsichtlich Kosten, Systemauswahl und tatsächlicher Effizienz beim Einbau von Hybrid-Wärmepumpen in Bestandsgebäuden zu lösen. Methodisch wird dies durch die Entwicklung eines komplexitätsreduzierten Systemkonzepts in Kombination mit einem modularen Zertifizierungssystem erreicht. Dies beinhaltet die Teilintegration, die Vorkonfektionierung der Systemkomponenten und eine vereinfachte Zertifizierungsmethodik, welche zu einer Reduktion von Initialkosten führen soll. | Laufzeit: 08/2023 - 06/2026

Derzeit werden für Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen, wie sie in der Mobilität eingesetzt werden, Membranen benötigt, die typischerweise PFSA, eine Art von PFAS, enthalten. Im Projekt »GIRAFFE« (Generic Investigation Regarding Alternative Fluorine-Free Electrolytes for Fuel Cells) werden kommerziell verfügbare PFAS-freie und PFAS-arme Materialien untersucht, wobei der Schwerpunkt auf Kohlenwasserstoffpolymeren als Alternativen liegt. Diese Materialien sind umweltverträglich und könnten Vorteile hinsichtlich Kosten und Funktion bieten. Ziel ist es, den Technologie-Reifegrad dieser Materialien zu bewerten. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2027

85 % des europäischen Gebäudebestands wurde vor 2001 gebaut und entspricht nicht den Niedrigenergiestandards. Um die notwendigen Klimaziele bis 2050 zu erreichen, muss Europa die Renovierungswelle beschleunigen! Für die Gebäudehülle werden im Projekt vier verschiedene Sanierungskonzepte am Beispiel von Demonstrationsgebäuden entwickelt, die auf die Bedürfnisse verschiedener Gebäudetypen, Klimazonen, sozialer Schichten und Nutzerpräferenzen abgestimmt sind. Sie können skaliert und an neue oder bestehende Gebäude in ganz Europa angepasst werden. Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich hierbei mit der Integration von Lüftungsleitungen in die modularen, vorgehängten und hinterlüfteten Fassaden. Basierend auf den Erfahrungen aus der zunächst manuellen Planung in 3D-Gebäudemodellen wird anschließend eine Planungssoftware entwickelt, welche automatisiert die optimalen Routen für die Luftleitungen in der Dämmebene der Fassadenmodule ausgibt | Laufzeit: 10/2022 - 09/2026