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Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat im Rahmen des Projekts »LAENDLE« gemeinsam mit einem Industriepartner ein neues Verfahren für die Trockenbeschichtung für Elektroden von Natrium-Ionen-Batterien entwickelt. Dieses kommt ohne Lösungsmittel und PFAS-Chemikalien (sogenannte Ewigkeits-Chemikalien) aus und reduziert Produktionskosten und Ressourcenverbrauch. Für heimische Unternehmen ergibt sich so eine Chance für den Markteintritt in eine neue Branche.

Siliziumreiche Lithium-Ionen-Batterien versprechen hohe Energiedichten für Anwendungen in der Elektromobilität, Luft- und Raumfahrt sowie in stationären Speichern. Ihre industrielle Anwendung wird bislang jedoch insbesondere durch die begrenzte Zyklenlebensdauer. Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ist es im Projekt »StrOboBatt« gelungen, selbst gefertigte 25-Ah-Pouchzellen mit siliziumreichen Anoden über mehr als 1000 Vollzyklen zu betreiben. Die Vollzellen wiesen anschließend noch über 83 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität auf, bei einer gravimetrischen Energiedichte von 280 Wh/kg in einem nicht optimierten Forschungszellformat. Damit ist ein wichtiger Schritt hin zur Anwendung von siliziumreichen Anoden für Hochenergiebatterien gelungen.

Die Baubranche zählt zu den größten Ressourcenverbrauchern in Deutschland. Gleichzeitig steckt in Bestandsgebäuden ein großes Potenzial, wertvolle Rohstoffe durch sogenannte R-Strategien länger im Kreislauf zu halten. Hier setzt das Verbundprojekt »GLADIR« unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE an: Der Einsatz digitaler Technologien soll Wiederverwendung (Reuse), Wiederaufarbeitung (Remanufacturing) und hochwertiges Recycling von Bestandsgläsern im Bauwesen (sog. Flat-to-Flat-Recycling) steigern. Dazu soll auch die Entwicklung innovativer Fenster- und Fassadensysteme beitragen.

Die Herstellung von Wasserstofftechnologien eröffnet Ostdeutschland erhebliche Chancen für Wertschöpfung, industrielle Entwicklung und Beschäftigung. Eine neue Studie der Initiative für Wasserstoff in Ostdeutschland (IWO), erstellt vom WifOR Institute und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, zeigt: Im Jahr 2045 kann die Produktion von Elektrolyseuren und ihren Vorprodukten jährlich bis zu 2,2 Milliarden Euro Bruttowertschöpfung in Ostdeutschland erzeugen.

Bei hohen Entladeströmen bleibt die Temperatur im Inneren einer Lithium-Ionen-Zelle messtechnisch meist unzugänglich, üblich sind Messungen am Zellgehäuse. Dabei ist die bei der Entladung entstehende Wärme ausschlaggebend für Sicherheit sowie Lebensdauer und somit auch für die Auslegung des Batteriemanagements. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben gemeinsam mit der Hilti AG ein minimalinvasives Verfahren entwickelt, mit dem Thermoelemente nachträglich im Elektrodenkern kommerzieller Pouchzellen angebracht werden. Die Ergebnisse sind im Journal of The Electrochemical Society frei zugänglich (Open Access) veröffentlicht.

Lithium ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken, gleichzeitig belastet seine Gewinnung die Umwelt und lokale Lebensgrundlagen. Das deutsch-chilenische Forschungsprojekt »PaNaBat« setzt hier an: eine gemeinsame Netzwerkplattform soll die Zusammenarbeit in Forschung, Ausbildung, Technologietransfer und industrieller Kooperation in den Bereichen nachhaltige Batterierohstoffe, Lithiumgewinnung und Batterierecycling stärken. Das Fraunhofer ISE bringt seine umfangreiche Labor- und Forschungsinfrastruktur für die Entwicklung von Batteriematerialien und Zelltechnologien ein.

Forschende der Nachwuchsgruppe Optoelektronische Dünnschichtmaterialien am Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) der Universität Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben eine neue Prozesskette für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen entwickelt, die vollständig ohne Lösungsmittel auskommt. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt im renommierten Fachjournal Joule veröffentlicht.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein Memorandum of Understanding (MoU) mit der Himachal Pradesh University (HPU) Shimla (Indien) unterzeichnet. Ziel ist es, zusammen an Forschungsprojekten im Bereich Erneuerbare Energien zu arbeiten, die gegenseitige Betreuung von Master- und PhD-Studierenden zu ermöglichen sowie Austauschprogramme anzubieten. Besonderes Augenmerk der Zusammenarbeit liegt auf der Forschung zu schwimmenden Photovoltaikanlagen, der sogenannten Floating PV, sowie Agri-Photovoltaik.

Beim »From Lab to Market Challenge«-Event Ende Juni in Leverkusen belegte das Team »ESILIB« des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE den zweiten Platz. Die Forschenden entwickeln Anoden-Materialien für die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien und setzen dabei auf ein Silizium-Kohlenstoff-Komposit, das nachhaltig ist und gleichzeitig die Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu 40 Prozent erhöhen kann.

Um Wasserstoff per Elektrolyse aus den Wasser-Molekülen abzuspalten, braucht es Energie, die bestenfalls aus Erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben ein kombiniertes Photovoltaik-/Elektrolyse-Modul entwickelt, das Wasserstoff effizient direkt aus Solarenergie produziert. Dafür wird das Wasser-Molekül mithilfe der hohen Photospannung von Mehrfachsolarzellen gespaltet, die wiederum elektrisch und thermisch mit Elektrolysezellen verbunden sind. Ein im Freien vermessener Demonstrator des Forschungsteams wandelte bis zu 31,3 Prozent der Sonnenenergie in chemische Energie um, bezogen auf den Brennwert von Wasserstoff.