Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWSZahlen und Fakten
Jahreshighlights 2023
Ausgewählte Forschungshighlights
Neue Forschungsgeräte 2023
Stringer TT Lab i8 ECA
Stringer TT Lab i8 ECA
Stringer werden in der Photovoltaik-Produktion eingesetzt, um Solarzellen miteinander zu verbinden. Sie legen dünnen Draht auf die Zellen und verbinden sie so elektrisch miteinander. Die neu verfügbare Stringer-Anlage ermöglicht dabei die bleifreie Niedertemperatur-Verschaltung von bifazialen Solar-Halbzellen im M6-Format (166x166 mm²). Die Zellverbindung erfolgt mit einem leitfähigen Klebstoff (Electrically Conductive Adhesive – ECA). Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer CSP können so ermitteln, wie gut diese neue Technologie der Zell-Verschaltung funktioniert und auch die erzielte Verbindungsqualität und -zuverlässigkeit quantifizieren. Die Anlage kann für Zellen bis auf das marktaktuelle Zellformat upgegradet werden, zudem besteht die Option, Lötpasten anzuwenden und zu erforschen. Der Stringer kann bis zu 1800 Zellen pro Stunde bearbeiten, sowohl Voll- als auch Halbzellen (jeweils mono und bifazial) können genutzt werden.
LED-Sonnensimulator Wavelabs SINUS360 Advanced
Sonnensimulatoren werden eingesetzt, um die Leistung und Effizienz von Solarzellen unter standardisierten Bedingungen zu testen und zu bewerten, um daraus optimale Betriebsparameter abzuleiten. Am Fraunhofer IMWS werden Sonnensimulatoren bereits seit vielen Jahren in der elektrischen Charakterisierung zur Bestimmung der IV-Parameter (Strom-Spannungs-Parameter) eingesetzt. Zu diesen Parametern gehören etwa der Wirkungsgrad, Kurzschlussstrom und Füllfaktor, der maximale Leistungsstrom oder die Maximalleistungsspannung. Mit dem SINUS360 Advanced steht nun ein noch besseres Gerät zur Verfügung, das über mehr als 20 einzelne LED-Kanäle verfügt. Somit lassen sich IV-Parameter auch individuell für verschiedene Wellenlängenbereiche messen. Der neuartige Sonnensimulator bietet zudem eine laterale Erweiterung des Lichtfeldes, sodass die Fraunhofer-Fachleute nun jede kommerziell hergestellte Solarzellgröße beleuchten können. Große Vorteile bietet das Gerät im Hinblick auf die Messung der External Quantum Efficiency (externe Quanteneffizienz, EQE). Diese gibt an, wie effizient eine Solarzelle Photonen in elektrischen Strom umwandelt und ist somit eine wichtige Kenngröße in der Photovoltaik. Da EQE üblicherweise ermittelt, welcher Anteil der einfallenden Photonen bei einer bestimmten Wellenlänge in elektrischen Strom umgewandelt wird, werden durch die zusätzlichen LED-Kanäle schnellere Messergebnisse möglich. Dies kann genutzt werden, um die Leistung bei verschiedenen Lichtspektren zu optimieren.
Robotergestützter Bürst- und Reinigungssimulator
Für die Forschungsarbeiten im Bereich Dental Care und Oral Care steht am Fraunhofer IMWS nun ein Bürst- und Reinigungssimulator basierend auf einem KUKA Roboter (KR 6 R700 Agilus) zur Verfügung. Durch das 6-Achsen-System können beliebige Bewegungen simuliert werden. Genutzt wird diese Erweiterung der technischen Ausstattung vorranging zur Simulation von 3D-Bewegungen am Kiefermodell zur Bewertung der Reinigungsleistung von Zahnbürsten und Zahnpflegeprodukten sowie von Strahlpulvern. Weiterhin soll die Reinigung von Zahnzwischenräumen mit Interdentalbürsten simuliert werden. Grundsätzlich ermöglicht das Gerät sehr vielfältige Versuchsaufbauten, die auch in Themengebieten jenseits von Zahn- und Mundpflege Anwendung finden können.
Röntgendiffraktometer Rigaku MiniFlex 600
Röntgendiffraktometer werden genutzt, um die Struktur von Kristallen zu analysieren. Dabei treffen Röntgenstrahlen auf die Probe, basierend auf den entstehenden Beugungsmustern lassen sich Aussagen über die atomare Struktur des Materials treffen. Am Fraunhofer IMWS wird das Röntgendiffraktometer Rigaku MiniFlex 600 vor allem eingesetzt, um den Kristallphasenbestand zu untersuchen: Innerhalb eines Materials können verschiedenen Arten von Kristallen vorhanden sein, die sich in ihrer atomaren Struktur und in ihren Eigenschaften unterscheiden. Durch Quantifizierung der kristallinen Bestandteile eines Materials können Rückschlüsse auf dessen Eigenschaften gezogen werden. Wichtige Anwendungsfälle am Fraunhofer IMWS sind die Identifikation kristalliner Phasen in Glaskeramiken sowie die Bestimmung der Kristallitgröße im Nanometerbereich. Außerdem kann das Gerät zur Analyse von Metallen und Polymere eingesetzt werden. Kristalline Bestandteile mit einem Anteil < 1 Prozent können nachgewiesen werden, zudem bietet das Gerät sehr kurze Messzeiten (für kristalline Proben < 10 min pro Probe) sowie ein sehr gutes Signal/Rausch-Verhältnis.
Stringer TT Lab i8 ECA
Stringer TT Lab i8 ECA
Stringer werden in der Photovoltaik-Produktion eingesetzt, um Solarzellen miteinander zu verbinden. Sie legen dünnen Draht auf die Zellen und verbinden sie so elektrisch miteinander. Die neu verfügbare Stringer-Anlage ermöglicht dabei die bleifreie Niedertemperatur-Verschaltung von bifazialen Solar-Halbzellen im M6-Format (166x166 mm²). Die Zellverbindung erfolgt mit einem leitfähigen Klebstoff (Electrically Conductive Adhesive – ECA). Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer CSP können so ermitteln, wie gut diese neue Technologie der Zell-Verschaltung funktioniert und auch die erzielte Verbindungsqualität und -zuverlässigkeit quantifizieren. Die Anlage kann für Zellen bis auf das marktaktuelle Zellformat upgegradet werden, zudem besteht die Option, Lötpasten anzuwenden und zu erforschen. Der Stringer kann bis zu 1800 Zellen pro Stunde bearbeiten, sowohl Voll- als auch Halbzellen (jeweils mono und bifazial) können genutzt werden.
LED-Sonnensimulator Wavelabs SINUS360 Advanced
Sonnensimulatoren werden eingesetzt, um die Leistung und Effizienz von Solarzellen unter standardisierten Bedingungen zu testen und zu bewerten, um daraus optimale Betriebsparameter abzuleiten. Am Fraunhofer IMWS werden Sonnensimulatoren bereits seit vielen Jahren in der elektrischen Charakterisierung zur Bestimmung der IV-Parameter (Strom-Spannungs-Parameter) eingesetzt. Zu diesen Parametern gehören etwa der Wirkungsgrad, Kurzschlussstrom und Füllfaktor, der maximale Leistungsstrom oder die Maximalleistungsspannung. Mit dem SINUS360 Advanced steht nun ein noch besseres Gerät zur Verfügung, das über mehr als 20 einzelne LED-Kanäle verfügt. Somit lassen sich IV-Parameter auch individuell für verschiedene Wellenlängenbereiche messen. Der neuartige Sonnensimulator bietet zudem eine laterale Erweiterung des Lichtfeldes, sodass die Fraunhofer-Fachleute nun jede kommerziell hergestellte Solarzellgröße beleuchten können. Große Vorteile bietet das Gerät im Hinblick auf die Messung der External Quantum Efficiency (externe Quanteneffizienz, EQE). Diese gibt an, wie effizient eine Solarzelle Photonen in elektrischen Strom umwandelt und ist somit eine wichtige Kenngröße in der Photovoltaik. Da EQE üblicherweise ermittelt, welcher Anteil der einfallenden Photonen bei einer bestimmten Wellenlänge in elektrischen Strom umgewandelt wird, werden durch die zusätzlichen LED-Kanäle schnellere Messergebnisse möglich. Dies kann genutzt werden, um die Leistung bei verschiedenen Lichtspektren zu optimieren.
Robotergestützter Bürst- und Reinigungssimulator
Für die Forschungsarbeiten im Bereich Dental Care und Oral Care steht am Fraunhofer IMWS nun ein Bürst- und Reinigungssimulator basierend auf einem KUKA Roboter (KR 6 R700 Agilus) zur Verfügung. Durch das 6-Achsen-System können beliebige Bewegungen simuliert werden. Genutzt wird diese Erweiterung der technischen Ausstattung vorranging zur Simulation von 3D-Bewegungen am Kiefermodell zur Bewertung der Reinigungsleistung von Zahnbürsten und Zahnpflegeprodukten sowie von Strahlpulvern. Weiterhin soll die Reinigung von Zahnzwischenräumen mit Interdentalbürsten simuliert werden. Grundsätzlich ermöglicht das Gerät sehr vielfältige Versuchsaufbauten, die auch in Themengebieten jenseits von Zahn- und Mundpflege Anwendung finden können.
Röntgendiffraktometer Rigaku MiniFlex 600
Röntgendiffraktometer werden genutzt, um die Struktur von Kristallen zu analysieren. Dabei treffen Röntgenstrahlen auf die Probe, basierend auf den entstehenden Beugungsmustern lassen sich Aussagen über die atomare Struktur des Materials treffen. Am Fraunhofer IMWS wird das Röntgendiffraktometer Rigaku MiniFlex 600 vor allem eingesetzt, um den Kristallphasenbestand zu untersuchen: Innerhalb eines Materials können verschiedenen Arten von Kristallen vorhanden sein, die sich in ihrer atomaren Struktur und in ihren Eigenschaften unterscheiden. Durch Quantifizierung der kristallinen Bestandteile eines Materials können Rückschlüsse auf dessen Eigenschaften gezogen werden. Wichtige Anwendungsfälle am Fraunhofer IMWS sind die Identifikation kristalliner Phasen in Glaskeramiken sowie die Bestimmung der Kristallitgröße im Nanometerbereich. Außerdem kann das Gerät zur Analyse von Metallen und Polymere eingesetzt werden. Kristalline Bestandteile mit einem Anteil < 1 Prozent können nachgewiesen werden, zudem bietet das Gerät sehr kurze Messzeiten (für kristalline Proben < 10 min pro Probe) sowie ein sehr gutes Signal/Rausch-Verhältnis.
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