SDG 7: Bezahlbare und saubere Energie

Die Energiegewinnung mit Hilfe von Wind, Sonne oder Wasser spielt vor dem Hintergrund des Klimawandels eine immer bedeutendere Rolle. Gleichzeitig ist es notwendig, Möglichkeiten zu entwickeln, um die vorhandene Energie effizienter zu nutzen. Folgende Forschungsaktivitäten zur Sicherung des Zugangs zu bezahlbarer, verlässlicher, nachhaltiger und moderner Energie für alle stehen am Fraunhofer IST im Vordergrund:

Effizientere Energienutzung

Schichtsysteme des Fraunhofer IST helfen, die Energieeffizienz zu steigern. Ein Beispiel dafür sind Erosionsschutzschichten auf Flugzeugtriebwerken. Sehr harte Multilagenschichten aus Keramik und Metall verhindern einen zu hohen Kraftstoffverbrauch und sinkende Wirkungsgrade. Ein weiteres Beispiel ist die Entwicklung elektrochromer Beschichtungen für Fenster, die z. B. die Sonneneinstrahlung in Gebäuden vermindern und dadurch Klimatisierungskosten senken. Energetische Optimierungen und Effizienzsteigerungen sind darüber hinaus ein Thema bei der nachhaltigen Fabrikplanung, die das Fraunhofer IST anbietet. Das sogenannte »Data Mining« in der Produktion – von der Datenerfassung bis zur Auswertung mittels Methoden des maschinellen Lernens – ermöglicht die Identifizierung von »Treibern« hinsichtlich des Energie- und Ressourcenverbrauchs.

Skywalk mit elektrochromer Schicht.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Skywalk mit elektrochromer Schicht am Fraunhofer IST.

Energiespeicher für die Elektromobilität

Leistungsfähigere und sichere Energiespeichertechnologien werden im Hinblick auf die eingeläutete Energiewende und den erwarteten Boom der Elektro- und Wasserstoffmobilität immer bedeutender. Das Institut arbeitet u. a. intensiv an der Entwicklung von Funktionsschichten für Batterien heutiger und künftiger Generationen, welche die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer dieser Systeme für mobile und stationäre Anwendungen erhöhen. Darüber hinaus werden leistungsfähige Beschichtungen für Bipolarplatten entwickelt, die in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren zum Einsatz kommen.

Bipolarplatte einer Redox-Flow-Batterie.
© Fraunhofer IST, Jan Benz
Bipolarplatte einer Redox-Flow-Batterie.

Saubere Energie durch Sonne

Um die Nutzung erneuerbarer Energien voranzutreiben, müssen auch die Technologien zur Energiegewinnung weiterentwickelt werden. Das Fraunhofer IST beschäftigt sich in diesem Bereich mit der Entwicklung leistungsfähigerer Solarzellen. Zwei konkrete Beispiele sind hier die Herstellung von Halbleiterschichten für die Dünnschicht- und die siliziumbasierte Photovoltaik sowie die Entwicklung von Charakterisierungsmethoden für Dünnschicht-Solarzellen. Aktuell forscht das Fraunhofer IST gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IKTS und CSP zu Modulen für die photokatalytische Wasserspaltung zur Erzeugung von Wasserstoff als Energieträger.

Prinzipieller Aufbau einer SHJ-Solarzelle.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Prinzipieller Aufbau einer SHJ-Solarzelle.

Projektbeispiele #

ALD-Einsatzgebiete

In einem Projekt hat das Fraunhofer IST mit Partnern u. a. mittels ALD Batteriematerialien gezielt funktionalisiert.

HWCVD-Silizium-Beschichtung

Am Fraunhofer IST wurde ein detailliertes Simulationsmodell erstellt, um die Schichteigenschaften optimieren zu können.

Siliziumschichten für Heterostruktur-Solarzellen

Das Fraunhofer IST nutzt die heißdraht-aktivierte Gasphasenabscheidung zur kostengünstigen Abscheidung von defektarmen Siliziumschichten und untersucht es im Hinblick auf seine Eignung zur Herstellung hocheffizienter Silizium-Heterostruktursolarzellen.