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StipendiatInnen

Die 100 prozent erneuerbar stiftung fördert aktuell folgende Forschungsvorhaben:


Untersuchung des Fließverhaltens von Elektrodenpasten für Lithium-Ionen-Batterien
Stipendiat Ronald Gordon Grajales
Zeitraum: 1. Januar 2017 bis 31. Dezember 2019

Hochschule: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

Zentraler Schritt bei der Herstellung der Lithium-Ionen-Batterien ist die Zellfertigung. Hierbei werden die Aktivmaterialien als Pasten auf die metallischen Stromableiterfolien beschichtet. Diese Pasten enthalten neben den Aktivmaterialpartikeln Ruß zur Verbesserung der Leitfä-higkeit und polymere Bindemittel, um die Haftung auf der Stromableiterfolie und die Kohäsion der getrockneten Elektrodenschicht zu gewährleisten. Um die Fließeigenschaften dieser Pasten gezielt einstellen zu können, muss der Einfluss der einzelnen Komponenten auf die Rheologie systematisch untersucht werden, sodass eine optimale elektrochemische Performance und gleichzeitig effizientes Beschichten ermöglicht wird.


Innovative Silberpasten für die Kontaktierung von Si-Solarzellen im Siebdruckverfahren
Stipendiat Karim Abdel Aal
Zeitraum: 1. September 2018 bis 31. August 2020

Hochschule: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

Silizium Solarzellen dominieren die Solarstromerzeugung weltweit. Die linienförmige Kontak-tierung der Frontseite ermöglicht in Kombination mit der vollflächigen Kontaktierung auf der Rückseite der Solarzelle den Anschluss an einen Stromkreis, d.h. die Nutzung der aus Sonnenlicht erzeugten elektrischen Energie. Der Frontseitenkontaktierung aus Silber kommt da¬her im Hinblick auf die Zelleffizienz eine große Bedeutung zu. Durch ihre Position auf der be-strahlten Seite der Solarzelle muss sie in dünnen Linien (< 30 μm) mit einem hohen Aspekt-verhältnis (AR > 0,6) erzeugbar sein und zugleich eine hohe Leitfähigkeit aufweisen. In der geplanten Forschungsarbeit soll durch ein innovatives Pastenformulierungskonzept eine weitere Material- und Kosteneinsparung erreicht werden. Dieses Konzept soll durch eine Ver-besserung der Verdruckbarkeit in Siebdruckmaschinen der Marktreife nähergebracht werden. Zudem ist es das Ziel, auch durch den Verzicht auf nicht flüchtige organische Verbindungen eine Effizienzsteigerung im Vergch zum aktuellen Stand der Technik in der Solarstromerzeugung zu ermöglichen.


Entwicklung eines elektrisch hochleitfähigen Klebstoffes mit geringem Silberanteil für die Herstellung von Solarmodulen
Stipendiatin Katrin Dyhr
Zeitraum: 1. Januar 2019 bis 31. Dezember 2020

Hochschule: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

Die in der Photovoltaik eingesetzten Siliziumsolarzellen werden zum größten Teil durch löten elektrisch und mechanisch zu Solarmodulen verbunden. Aufgrund der hohen Temperaturen und der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Lötzinn und Silizium ist die Solarzelle dabei einer hohen thermomechanischen Belastung ausgesetzt. Für einige Anwendungen wie beispielweise bei Dünnfilm-Solarzellen ist Löten daher nicht geeignet. Als Alternative für die Verbindung von Solarzellen können elektrisch leitfähige Klebstoffe dienen. Die elektrische Leitfähigkeit wird hierbei durch im Klebstoff dispergierte Silberpartikel gewährleistet. Bei den derzeit eingesetzten Klebstoffen liegt der Silberanteil meist über 50 Gew%. Im Rahmen der hier vorgestellten Forschungsarbeit soll durch ein innovatives Pastenkonzept der Silber-verbrauch deutlich reduziert werden, ohne die elektrische Leitfähigkeit zu verschlechtern. Zudem sollen die Fließeigenschaften des Klebstoffes für den Siebdruck optimiert werden, sodass der neue Klebstoff in schon bestehende Herstellungsprozesse integriert werden kann. Ziel des Vorhabens ist es Ressourcenverbrauch und Kosten für die Herstellung von Solarzellen weiter zu reduzieren, um so die Nutzung der Photovoltaik für die Erzeugung elektrischer Energie weiter voranzubringen.