Tätigkeitsbericht 2010 - ZAE Bayern

2010
Tätigkeitsbericht
Annual Report
ZAE BAYERN
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V.

tätigkeitsbericht 2010
Annual Report 2010
ZAE Bayern
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V.
Bavarian Center for Applied Energy Research
www.zae-bayern.de
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
Der Vorstand
Board of Directors
Prof. Dr. Vladimir Dyakonov (Vorsitzender | Chairman of the Board)
Prof. Dr. Ulrich Stimming
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Spliethoff
Prof. Dr. Christoph J. Brabec
Stand: 31. Dezember 2010
Status: 31 st December 2010
1

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
2

impressum
imprint
Herausgeber
Bayerisches Zentrum für Angewandte
Energieforschung e. V. (ZAE Bayern)
Textbeiträge und Fotos
von den Mitarbeitern des ZAE Bayern;
ergänzende Fotos: Peter J. Schmitt
(Identitätsarchitekten®),
Doreen Ambrosius (Identitätsarchitekten®),
Daniel Peter, Würzburg
Redaktion und Bearbeitung
Anja Matern-Lang, Dr. Christian Scherdel
ZAE Bayern
Am Hubland
97074 Würzburg
S +49 931 / 705 64-0
T +49 931 / 705 64-60
www.zae-bayern.de
info@zae.uni-wuerzburg.de
Konzept und Design
Identitätsarchitekten®, Würzburg
Druck
bonitasprint GmbH, Würzburg
Copyright
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung
e. V. (ZAE Bayern), Würzburg, Juli 2011
Bei Abdruck ist die Einwilligung der Redaktion
erforderlich.
Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei
gebleichtem Papier.
Editor
Bavarian Center for Applied Energy Research
(ZAE Bayern)
Articles and Photos
by ZAE Bayern staff members;
additional photos: Peter J. Schmitt
(Identitätsarchitekten®),
Doreen Ambrosius (Identitätsarchitekten®),
Daniel Peter, Würzburg
Coordination and Editing
Anja Matern-Lang, Dr. Christian Scherdel
ZAE Bayern
Am Hubland
97074 Würzburg
S +49 931 / 705 64-0
T +49 931 / 705 64-60
www.zae-bayern.de
info@zae.uni-wuerzburg.de
Concept and Design
Identitätsarchitekten®, Würzburg
Print
bonitasprint GmbH, Würzburg
Copyright
Bavarian Center for Applied Energy Research
(ZAE Bayern), Würzburg, July 2011
All rights reserved. No reproduction, copy or
transmission of this publication may be made
without written permission.
Printed on acid and chlorine free bleached paper.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
3

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
4
00.01
|
inhalt
content
00.00 Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
00.01 Inhalt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
00.02 Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
01. Allgemeines 11
01.01 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
01.02 Das ZAE Bayern in Zahlen . . . . . . . . . . 16
01.03 Das ZAE Bayern als Kooperationspartner 17
01.04 Die Organe des ZAE Bayern . . . . . . . . . 18
01.05 Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
01.06 Bei uns zu Gast 2010 . . . . . . . . . . . . . . 30
01.07 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
02. Forschungsfelder 37
02.00 Forschungsfelder. . . . . . . . . . . . . . . . 38
02.01 Photovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
02.02 Energiespeicher. . . . . . . . . . . . . . . . . 42
02.03 Energieoptimierte Gebäude . . . . . . . . . 44
02.04 Energieeffiziente Prozesse . . . . . . . . . . 46
02.05 Nanomaterialien . . . . . . . . . . . . . . . . 48
02.06 Thermophysik und -sensorik . . . . . . . . 50
02.07 Systemtechnische Modellierung. . . . . . 52
03. Wissenschaftliche Ergebnisse 55
03.00 Wissenschaftliche Ergebnisse . . . . . . . 56
03.01 Charakterisierung kristalliner
Si-Dünnschichtsolarzellen mit Mikro-Raman.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
03.02 Aufbau eines PV-Modul Prüflabors . . . . 60
03.03 Molekulare und polymere Materialien
in der Energieforschung . . . . . . . . . 62
03.04 Redoxflussbatterien – Schlüsseltechnologie
zur Netzintegration Erneuerbarer
Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
03.05 Entwicklung eines superisolierten
Langzeitwärmespeichers . . . . . . . . . . 66
03.06 Entwicklung formstabiler Phasenwechselmaterialien
. . . . . . . . . . . . . . 68
03.07 Einsatz von Latentwärmespeichermaterialien
zur Raumkühlung . . . . . . . 70
03.08 Innovative Komponenten für energieeffiziente
Fassaden . . . . . . . . . . . . 72
00.00 Imprint. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
00.01 Content. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
00.02 Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
01. General Information 11
01.01 At a glance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
01.02 ZAE Bayern in Facts & Figures . . . . . . . . . 16
01.03 Cooperation with ZAE Bayern . . . . . . . . . 17
01.04 The Governing Bodies of ZAE Bayern . . . . 18
01.05 Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
01.06 Official Visitors in 2010 . . . . . . . . . . . . . 30
01.07 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
02. Fields of Research 37
02.00 Fields of Research . . . . . . . . . . . . . . . . 38
02.01 Photovoltaics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
02.02 Energy Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
02.03 Energy Optimized Buildings . . . . . . . . . 44
02.04 Energy Efficient Processes . . . . . . . . . . . 46
02.05 Nanomaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
02.06 Thermophysics and Thermosensorics . . . 50
02.07 Systems Modelling . . . . . . . . . . . . . . . 52
03. Scientific Results 55
03.00 Scientific Results. . . . . . . . . . . . . . . . . 56
03.01 Characterization of Crystalline Silicon
Thin Film Solar Cells with Micro Raman . . 58
03.02 Construction of a PV Module Testing
Laboratory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
03.03 Molecular and Polymeric Materials in
Energy Research . . . . . . . . . . . . . . . . 62
03.04 Redox Flow Batteries – a Key Technology
for Integration of Renewable Energies
into the Power Grid. . . . . . . . . . . . 64
03.05 Development of a Super Insulated
Long-Term Heat Storage . . . . . . . . . . . 66
03.06 Development of Shape-Stabilized
Phase Change Materials. . . . . . . . . . . . 68
03.07 Application of Phase Change Materials
for Room Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . 70
03.08 Innovative Components for Energy Efficient
Façades . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

03.09 Ionische Flüssigkeiten als Lösungsmittel
für Absorptionskältemaschinen . 74
03.10 Hochtemperaturaustreiber für mehrstufige
Absorptionskältemaschinen . . . 76
03.11 Sorptionsanalyse und in-situ Dilatometrie
an porösen Festkörpern . . . . . . 78
03.12 Elektronische und infrarot-optische
Eigenschaften von Aluminium-dotierten
Zinkoxid-Schichten . . . . . . . . . . 80
03.13 Thermische Transporteigenschaften
bei Kryotemperaturen . . . . . . . . . . . . 82
03.14 Qualitätssicherung von Photovoltaik-
Anlagen mittels Infrarot-Messtechnik. . 84
03.15 Betriebsoptimierung und energetische
Evaluierung von Nichtwohngebäuden
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
04. Standorte 89
04.01 Technik für Energiesysteme und Erneuerbare
Energien . . . . . . . . . . . . . . 90
04.02 Funktionsmaterialien der Energietechnik
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
04.03 Thermosensorik und Photovoltaik . . . . 94
05. Veröffentlichungen 97
05.01 Vorträge und Poster . . . . . . . . . . . . . . 98
05.02 Veröffentlichungen . . . . . . . . . . . . . . .105
05.03 Studienabschlussarbeiten und
Dissertationen. . . . . . . . . . . . . . . . . 109
05.04 Patente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
05.05 Mitarbeit in Gremien . . . . . . . . . . . . . . 112
05.06 Vorlesungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
05.07 Sonstiges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
06. Pressespiegel 117
ZAE Bayern: Adressen . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
03.09 Ionic Liquids as Solvent for Absorption
Chillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
03.10 High Temperature Generators for Multistage
Absorption Chillers . . . . . . . . . . 76
03.11 Sorption Analysis and In-Situ Dilatometry
on Porous Solids . . . . . . . . . . . . . . 78
03.12 Electronic and Infrared Optical Properties
of Aluminum-Doped Tin Oxide Layers 80
03.13 Thermal Transport Properties at Cryogenic
Temperature . . . . . . . . . . . . . . . 82
03.14 Quality Management of Photovoltaic
Systems with Infrared Measurement
Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
03.15 Optimizing Operations and Energetic
Evaluation of Non-residential
Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
04. Locations 89
04.01 Technology for Energy Systems and Renewable
Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
04.02 Functional Materials for Energy Technology
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
04.03 Thermosensorics and Photovoltaics . . . . 94
05. Publications 97
05.01 Presentations and Posters . . . . . . . . . . . 98
05.02 Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
05.03 Degree and
Doctoral Theses . . . . . . . . . . . . . . . . 109
05.04 Patents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
05.05 Membership in Committees . . . . . . . . 112
05.06 Lectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
05.07 Miscellaneous . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
06. Press Review 117
ZAE Bayern: Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
5

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
6
00.02
|
Vorwort
Foreword
Alle die über die Energieversorgung der Zukunft
schon geraume Zeit intensiv nachdenken oder sich
erst seit Kurzem mit diesem essentiellen Thema beschäftigen,
sahen sich durch die bundesweite Initiative
„Wissenschaftsjahr 2010 – Die Zukunft der Energie“
bestätigt und inspiriert. Diese Aktion förderte
den Dialog zwischen der breiten Öffentlichkeit, Politik
und Energie- und Klimaforschern. MS Wissenschaft
2010 – das Energieschiff, eine schwimmende
Ausstellung „voller Energie“, präsentierte ein Jahr
lang ein breites Spektrum technischer Möglichkeiten
im Zusammenhang mit dem Einstieg ins „Zeitalter
der erneuerbaren Energien“. Sie machte aber
auch allen klar, welche Anstrengungen uns in den
nächsten 40 Jahren auf diesem Weg erwarten. Das
ereignisreiche Jahr 2010 kurz gefasst: das neue ambitionierte
Energiekonzept der Bundesregierung
liegt uns seit September 2010 vor. Erneuerbare Energien
sollen bis 2050 80% unseres Bruttostromverbrauchs
decken. Dazu benötigt man leistungsfähige
Energiespeicher und Stromnetze. Der Energieeffizienz
wird im Konzept eine herausragende Rolle zugeordnet.
Die MS Wissenschaft wechselt zurzeit ihre
Fracht. Nun ist Gesundheitsforschung das Thema.
Heute wissen wir leider alle, wie nah das Gesundheitsrisiko
und eine nicht nachhaltige Energietechnik
beieinander liegen. Die Reaktorkatastrophe in
Japan am 11. März 2011 hat in der Tat sehr viel „verändert“.
All of those who had been thinking intensely about
the future power supply, or who have just started
getting involved with this essential topic, saw themselves
approved and inspired by the nationwide initiative
“Year of Science 2010 – The Future of Energy”. This
campaign fostered the dialogue between the general
public, politics and energy and climate researchers.
The energy ship MS Wissenschaft (MS Science) 2010,
was a swimming exhibition “full of energy”. During
one year it presented a broad spectrum of technical
possibilities connected with the entry into “the era of
renewable energies”. However, it was made clear to
everyone which efforts were awaiting us in the coming
40 years on this path. 2010 was an eventful year. In
short: the new, ambitious energy concept of the Federal
Government is known since September 2010. By
2050 80% of our gross power consumption shall be
provided by renewable energies. For this, efficient energy-storages
and power-supply systems are needed.
Energy efficiency will play an outstanding part in the
concept. The MS Wissenschaft is currently changing
its freight. The current topic is health research. Unfortunately
today we all know how close health risks and
a not sustainable energy technology are. The reactor
disaster in Japan on 11th March 2011 indeed „changed“
a lot.
ZAE Bayern does not want to miss 2010. The District
President from Lower Franconia Dr. Paul Beinhofer
handed over three grant certificates to ZAE Bayern on

Auch das ZAE Bayern möchte das Jahr 2010 nicht
missen. Am 11. November überreichte der Regierungspräsident
von Unterfranken, Dr. Paul Beinhofer,
dem ZAE Bayern drei Förderbescheide. Die
räumliche Erweiterung des Instituts hat damit
an allen Standorten begonnen. Ziel einer solchen
räumlichen Erweiterung ist es, die nationale und internationale
Wettbewerbsfähigkeit des Instituts im
Bereich der Energieforschung nachhaltig zu stärken
und somit auch die Chancen für die Aufnahme des
Instituts in die Leibniz-Gemeinschaft zu verbessern.
Die erste Grundsteinlegung fand am 16. Dezember
in Erlangen statt.
Das einzigartige Großprojekt „Mobiler Speicher II“
hat begonnen. Die Motivation: Obwohl die Industrieabwärme
auf hohem Temperaturniveau in großen
Mengen zur Verfügung steht, ist eine direkte
Nutzung aufgrund der Entfernung von geeigneten
Verbraucherstrukturen schwierig. Offene Sorptionssysteme
mit Zeolithen erlauben die Realisierung
von mobilen Speichern mit hohen Energiespeicherdichten
und damit buchstäblich einen „Wärmetransport“.
Am 16. November gründeten die Universität Erlangen-Nürnberg,
die Hochschule Nürnberg, die Fraunhofer-Gesellschaft
und das ZAE Bayern den Energie
Campus Nürnberg (EnCN). Unter dem Motto „Solarfabrik
der Zukunft“ wird das ZAE Bayern am EnCN
zusammen mit Partnern eine weltweit einzigartige
Forschungsplattform zur massentauglichen Fertigung
von gedruckten Solarzellen in den nächsten
fünf Jahren entwickeln.
Im Rahmen des Förderschwerpunkts „Forschung für
Energieoptimiertes Bauen“ hat das ZAE Bayern im
Dezember 2010 mit der Realisierung eines Leuchturmprojekts
„Demonstration von Energieeffizienz
und des Einsatzes erneuerbarer Energieträger am
Neubau eines innovativen Forschungsgebäudes –
DEENIF“ begonnen. Das Projekt wird vom Bundesministerium
für Wirtschaft und Technologie, sowie
vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft,
Verkehr, Infrastruktur und Technologie gefördert.
Weitere Unterstützung erfährt das Vorhaben durch
die beteilitgen Industriefirmen, Sponsoren und vor
allem durch die Stadt Würzburg. Allen Ihnen gilt unser
Dank.
Besonders intensiv war 2010 die Zusammenarbeit
des ZAE Bayern mit dem Forschungsverbund Erneuerbare
Energien (FVEE), dem größten koordinierten
Forschungsnetzwerk außeruniversitärer
Forschungseinrichtungen für erneuerbare Energien
in Europa. In 2010 wählte der FVEE den ZAE-Vorstandsvorsitzenden
zu seinem Sprecher.
Welche weiteren Entwicklungen und Entscheidungen
das vergangene Jahr mit sich brachte, möchten
wir Ihnen in der neuesten Ausgabe unseres Tä-
11th November. With it the expansion of the institute
began at all three locations. The aim of such an expansion
is to strengthen the national and international
competitiveness of the institute in the field of energy
research. In doing so the institute’s chances for being
admitted in the Leibniz-Gemeinschaft are being improved
as well. The first foundation stone laying took
place on 16th December in Erlangen.
The unique major project “Mobile Storage II” began.
Motivation: Although industrial waste heat with high
temperatures is available in large amounts, an immediate
use is difficult, due to the distance of suitable
consumer infrastructure. Open sorption systems with
zeolites allow the realization of mobile storages with
high energy storage densities and herewith literally a
“heat transport”.
On 16th November the University Erlangen-Nuremberg,
the University of Applied Science Nuremberg,
the Fraunhofer Gesellschaft and ZAE Bayern founded
the Energy Campus Nuremberg (EnCN). Under the
motto “Future Solar Factory”, ZAE Bayern and partners
will develop a worldwide unique research platform
on the EnCN. In the coming 5 years it will do
research on the production of printed solar cells, suitable
for mass production.
In the framework of the funding priority “Research
for Energy Optimized Construction” EnOB, in December
2010 ZAE Bayern started its beacon project “Demonstration
of Energy Efficiency and the Application of
Renewable energy Sources on the New Innovative Research
Building – DEENIF”. The project is funded by
the Federal Ministry of Economics and Technology as
well as by the Bavarian State Ministry for Economics,
Transport, Technology and Infrastructure. The enterprise
gets further support from companies involved,
sponsors and especially from the Würzburg city council.
We thank them all.
The collaboration of ZAE Bayern with the FVEE -
Forschungsverbund Erneuerbare Energien (Renewable
Energy Research Association) was very intense in
2010. The organization is the largest coordinated research
network of non-university research centers for
renewable energies in Europe. In 2010 the Chairman
of the Board was elected for FVEE’s spokesman.
In the newest issue of our annual report we want to
present further developments and decisions that last
year brought us. The annual report continues the tradition
of the reports of 2008 and 2009. In the 2010 issue
the presentation of the research focal points of
the institute is new. This signifies an even higher profile
and concentration on unique characteristics in the
global competition, which has long exceeded the regional
context. In future photovoltaics, energy storages,
energy optimized buildings and energy efficient
processes are the core issues of ZAE Bayern and are
well supported by the cross-cutting issues nanoma-
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
7

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
8
tigkeitsberichts präsentieren. Der Tätigkeitsbericht
setzt die Tradition der Tätigkeitsberichte 2008 und
2009 fort. Neu in der Ausgabe 2010 ist die Präsentation
der Forschungsschwerpunkte des Instituts. Das
bedeutet eine noch stärkere Profilschärfung und
Konzentration auf Alleinstellungsmerkmale im globalen
Wettbewerb, welcher den regionalen Rahmen
seit längerem überschritten hat. Photovoltaik, Energiespeicher,
Energieoptimierte Gebäude und Energieeffiziente
Prozesse sind die Kernthemen des ZAE
Bayern in der Zukunft und werden durch die Querschnittsthemen
Nanomaterialien, Thermophysik-
und sensorik und Systemtechnische Modellierung
sinnvoll unterstützt.
Unseren Institutsmitarbeiterinnen und -mitarbeitern
möchte ich für ihren Forschungseinsatz, ihre
Zuverlässigkeit und ihre erfolgreiche Arbeit sehr
herzlich danken. Unseren Mitgliedern danke ich für
die Treue und das Interesse an unserer Institutsarbeit.
Im September beendete Herr Dipl.-Phys. Wolfgang
Schölkopf seine langjährige Tätigkeit als Abteilungsleiter
und Mitglied des erweiterten Vorstands.
Im Namen der Mitarbeiter des ZAE Bayern und des
Vorstands möchte ich mich bei ihm für sein langjähriges
Engagement und die sympathische kompetente
wissenschaftliche Zusammenarbeit bedanken.
Herrn Dr. Andreas Hauer wünsche ich einen guten
Start als neuer Abteilungsleiter.
Unseren Kuratoren und den Mitgliedern des Wissenschaftlichen
Beirates, die uns zahlreiche kritische
Impulse für die strategische Weiterentwicklung
des Instituts gegeben haben, gilt ebenfalls
unser Dank. Im Februar 2011 beendete Prof. Dr. Jürgen
Garche seine Amtszeit als Vorsitzender des Wissenschaftlichen
Beirats. Das ZAE Bayern dankt Ihm
für sein stetiges Engagement und freut sich gleichzeitig
auf seine weitere Mitgliedschaft im Beirat.
terials, thermophysics and thermosensorics and systems
modelling.
I want to express my sincere thanks to our institute’s
employees for their research activities, reliability and
their successful work. I want to thank our members
for their faithfulness and their interest in our institute’s
work. In September Mr. Dipl. Phys. Wolfgang
Schölkopf ended his long lasting activities as head of
division and member of the extended board. In the
name of the staff of ZAE Bayern and the board I want
to thank him for his long term commitment and his
pleasant and competent scientific collaboration. I
wish Dr. Andreas Hauer a good start as new head of
division.
Our thank goes as well to our curators and to the
members of the scientific advisory board, which gave
us numerous critical impulses for the strategic development
of the institute. In February 2011 Prof. Dr. Jürgen
Garche ended his period of office as chairman of
the scientific advisory board. ZAE Bayern thanks him
for his steady dedication and simultaneously is looking
forward to his continuing membership of the
board.
In December 2011 the institute will celebrate its 20th
anniversary. Already today my heartfelt thank-you
goes to the Bavarian State Ministry for Economy, Infrastructure,
Transport and Technology for 19 years of
funding of the institute and the continuous supervision
and advice to ensure a long lasting development
of our institute.
I hope you enjoy reading our annual report. We are
all looking forward to your critique, questions as well
as suggestions, since this is the best way to express
your interest.

Im Dezember 2011 wird das Institut sein 20-jähriges
Jubiläum begehen. Mein herzliches Dankeschön
geht bereits heute an das Bayerische Staatsminis-
terium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und
Technologie für die 19 Jahre institutioneller Förderung
und der ständigen Begleitung mit Rat und Tat
im Rahmen des Förderschwerpunktes Forschung für Energieoptimiertes Bauen (EnOB) unterstützt.
für eine nachhaltige Entwicklung unseres Instituts.
Ich wünsche Am Ihnen Hubland viel Spaß Am Hubland beim Lesen www.hwff.info unseres
97074 Würzburg
97074 Würzburg
www.vig-info.de
Tel.: 0931 / 70564-34
Tel.: 0931 / 3183111
www.pcm-demo.info
Tätigkeitssberichts. E-Mail: Auf Ihre E-Mail: Kritik, Fragen www.enob.info sowie
ebert@zae.uni-wuerzburg.de dyakonov@physik.uni-wuerzburg.de
Vorschläge freuen wir uns sehr, denn dies ist der
beste Ausdruck Ihres Interesses.
Vladimir Dyakonov
Würzburg, den 25.04.2011
Vladimir Dyakonov
Würzburg, 25th April 2011
Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern) ist ein eingetragener, gemeinnütziger
Verein mit Sitz in Würzburg und trägt das Forschungsinstitut mit seinen drei Abteilungen in Garching,
Würzburg und Erlangen. Zweck ist die Förderung der angewandten Energieforschung in den Bereichen Wärmemanagement,
Elektrizitätserzeugung und Energiespeicherung. Das Forschungsinstitut kooperiert eng mit der
Industrie, Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen. Im Themenbereich Energieeffi ziente
Gebäude werden die FuE-Arbeiten vor allem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Ansprechpartner:
Dr. Hans-Peter Ebert
(Abteilungsleiter)
Prof. Dr. Vladimir Dyakonov
( Vorstandsvorsitzender)
Links:
www.zae-bayern.de
www.vip-bau.de
The Energy Effi ciency Centre
ZAE BAYERN
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V.
B hü RL 091104 i dd D kb 1 6 S it (12 1) 04 11 09 14 25
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
9

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
10

01
|
Allgemeines
general information
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
11

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
12
01.01
|
Überblick
At a glance
Prof. Dr. C. J. Brabec
Wissenschaftlicher Leiter
Scientific Director
Satzungsauftrag
Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung
e. V. (ZAE Bayern) ist ein eingetragener,
gemeinnütziger Verein mit Sitz in Würzburg. Zweck
der Gründung ist die Förderung der Energieforschung
sowie der Aus-, Fort- und Weiterbildung und
der Beratung, Information und Dokumentation auf
allen Gebieten, die für die Energieforschung bedeutsam
sind. Der Verein unterhält ein wissenschaftliches
Forschungsinstitut mit drei Abteilungen an
den Standorten Würzburg, Erlangen und Garching,
an welchen rund 180 Wissenschaftler, technische
und Verwaltungsangestellte sowie Studenten tätig
sind. Seit Gründung des ZAE Bayern im Jahr 1991 hat
sich das Institut zu einer national und international
anerkannten Forschungseinrichtung entwickelt. Im
Dezember 2011 wird das Institut sein 20jähriges Jubiläum
feiern.
Institutsprofil
Das ZAE Bayern arbeitet an der Schnittstelle zwischen
erkenntnisbasierter Grundlagenforschung
und angewandter Industrieforschung. Jährlich
führt das Institut eine große Zahl von Projekten
mit der Industrie, vom KMU bis zum Großkonzern,
sowie mit universitären und außeruniversitären
Forschungspartnern durch. Die Hauptforschungsschwerpunkte
des ZAE Bayern sind den Bereichen
verstärkter Einsatz von Erneuerbaren Energien und
der Steigerung der Energieeffizienz zugeordnet. Die
Forschungsthemen des Instituts sind in folgende
Kernthemen gegliedert:
• Photovoltaik
• Energiespeicher
• Energieoptimierte Gebäude
• Energieeffiziente Prozesse
und Querschnittsthemen:
• Nanomaterialien
• Thermophysik und –sensorik
• Systemtechnische Modellierung
Prof. Dr. V. Dyakonov
Wissenschaftlicher Leiter
Scientific Director
Prof. Dr. Ing. H. Spliethoff
Wissenschaftlicher Leiter
Scientific Director
Chartered Objectives
The Bavarian Center for Applied Energy Research (ZAE
Bayern) is a registered, non-profit association. The association
was founded in December 1991 and has its
registered office in Würzburg. The association was established
to promote energy research as well as education,
further training, consultation, information and
documentation in all fields significant to energy research.
The association supports a scientific research
institute with three divisions in Würzburg, Erlangen
and Garching, employing about 180 scientists, technicians,
administrative personnel and students. Since
the founding of ZAE Bayern in 1991, the institute has
become a both nationally and internationally recognized
research institute. In December 2011 the institute
will celebrate its 20th anniversary.
Institute Profile
ZAE Bayern works on the interface between evidencebased
fundamental and applied- industrial research.
Every year the institute performs a great number of
projects with the industry, from SME to large groups,
as well as with university and non-university research
partners.
The most important themes of research at ZAE Bayern
are to encourage the use of renewable energy and increasing
the energy efficiency.
The institute’s research topics are divided into the following
core issues:
΍ photovoltaics
΍ energy storage
΍ energy optimized buildings
΍ energy efficient processes
and cross-cutting issues:
΍ nanomaterials
΍ thermophysics und thermosensorics
΍ systems modelling
Prof. Dr. U. Stimming
Wissenschaftlicher Leiter
Scientific Director

Dipl.-Ing. R. Auer
Abteilungsleiter
Head of Division
Dabei bilden Materialkompetenz, Theorieverständnis,
Bauteil- und Komponentenentwicklung und
schließlich die Optimierung dieser Komponenten
in Energiesystemen eine lückenlose erkenntnisbasierte
Wertschöpfungskette. Die Vernetzung der
einzelnen thematischen Schwerpunkte als auch die
Vernetzung innerhalb der Wertschöpfungskette ermöglichen
dem ZAE Bayern wertvolle Lösungen zur
Steigerung der Energieeffizienz und zum verstärkten
Einsatz von Erneuerbaren Energien zu liefern.
Die Projekte am Institut werden standortübergreifend
bearbeitet und sind nur durch eine enge Vernetzung
der einzelnen Arbeitsgruppen mit ihren
Kompetenzen möglich. Aus- und Weiterbildung bilden
eine weitere Säule der ZAE-Tätigkeit. Rund 50
Studenten fertigten im Jahre 2010 ihre Diplom- bzw.
Bachelorarbeiten in ZAE-Laboratorien an.
Kooperationen
Dr. H.-P. Ebert
Abteilungsleiter
Head of Division
Das ZAE Bayern fördert verstärkt die praktische Anwendung
wissenschaftlicher Erkenntnisse. Zu diesem
Zweck strebt es Kooperationen mit wissenschaftlichen
Einrichtungen und der Industrie an.
Industrieverbundprojekte, die gemeinsam mit industriellen
Partnern durchgeführt werden, profitieren
von der engen Vernetzung und den hieraus
resultierenden Synergieeffekten. Eine erfolgreiche
Einwerbung von Drittmitteln über mehrere Jahre
ermöglicht dem ZAE Bayern die Stärkung seiner
Kerngebiete der Energieforschung, ein Wachstum
im Personalbereich sowie Investitionen um als
Gesamt institution in absehbarer Zeit international
konkurrenzfähig zu werden. Das Institut kooperiert
in besonderer Weise mit den Universitäten in Würzburg,
Erlangen-Nürnberg und München (TUM). Das
ZAE Bayern ist Mitglied im „ForschungsVerbund
Erneuerbare Energien“ (FVEE), einer strategischen
Partnerschaft außeruniversitärer Forschungsinstitute
auf dem Gebiet der Erneuerbaren Energien
in Deutschland. Prof. V. Dyakonov war 2010 Sprecher
des FVEE. Das ZAE Bayern ist Gründungsmitglied
des Energie Campus Nürnberg (EnCN). Der
Dr. A. Hauer
Abteilungsleiter
Head of Division
Dipl.-Betriebswirt (FH) T. Pharo
Verwaltungsleiter
Head of Central Administration
Competence in materials science, theoretical understanding,
and development of components and finally
optimization of the same within energy systems
create a continuous, knowledge-based chain of value.
Our integrative approach to these individual focuses
facilitates the task of finding effective solutions to increase
energy efficiency and boost the use of renewable
energy sources.
Projects realized at the institute take advantage of interdivisional
cooperation and benefit from the competences
within the close network of research groups
within each division. Education is a further pillar of
ZAE Bayern’s activities; around 50 students completed
their diploma and bachelor theses at ZAE Bayern
in 2010.
Cooperations
ZAE Bayern intensely promotes the practical application
of scientific findings, constantly endeavoring to
form cooperative partnerships with scientific and industrial
organizations. Joint projects realized by the
institute’s divisions together with industrial partners
profit from close networking and the resulting
synergies. Thanks to successfully raising third-party
funds over several years, ZAE Bayern is not only able
to strengthen its core issues of energy research, but
is also experiencing growth in human resources and
investments, in order to become competitive in the
close future as an organization. ZAE Bayern has special
close ties with the universities in Munich, Würzburg
and Erlangen. ZAE Bayern is a member of the
FVEE - Forschungsverbund Erneuerbare Energien
(Renewable Energy Research Association), a strategic
partnership between non-university German research
institutes working in the field of renewable energy.
In 2010 Prof. V. Dyakonov was voted spokesman
for FVEE. ZAE Bayern is a founding member of the Energy
Campus Nuremberg (EnCN). EnCN is a research
cooperation between the Friedrich-Alexander-University
Erlangen-Nuremberg, the Georg-Simon-Ohm
University of Applied Sciences in Nuremberg and
the Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der ange-
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
13

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
14
Mitgliederversammlung
General Assembly
Mitglieder: Industrieunternehmen,
Verbände, natürliche
Personen, Mitglieder von
Amts wegen und Ehrenmitglieder
Members from industrial
enterprises and associations as
well as natural persons,
members ex o�cio and
honorary members
Kuratorium
Board of Trustees
Abteilung | Division Garching
Technik für Energiesysteme
und Erneuerbare Energien
Technology for Energy Systems
and Renewable Energy
Prof. Dr. U. Stimming
Prof. Dr.-Ing. H. Spliethoff
Dr. A. Hauer
Elektrochemische Wandlung und Speicherung
Electrochemical Conversion and Storage
Wärmetransformation
Heat Conversion
Wärmespeichersysteme
Heat Storage Systems
Solarthermie
Solar Thermal Systems
Biomasse/Geothermie
Biomass/Geothermal Systems
Organigramm des ZAE Bayern
Organigram of ZAE Bayern
Kuratoren aus Wirtschaft,
Wissenschaft und Ministerien
Trustees from industry, science
and ministries
EnCN ist eine Forschungskooperation der Friedrich-
Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der Georg-Simon-Ohm-Hochschule
Nürnberg, der Fraunhofer-Gesellschaft
zur Förderung der angewandten
Forschung e.V. und dem ZAE Bayern auf dem Gebiet
der Energieforschung. Das ZAE Bayern ist Partner
im interdisziplinären Forschungszentrum „TUM-
Energie“.
Organisation
Vorstand
Board of Directors
Das Institut gliedert sich in drei Abteilungen. Die
Garchinger Abteilung „Technik für Energiesysteme
und Erneuerbare Energien“ wird von zwei Wissenschaftlichen
Leitern, Universitätsprofessoren Dr.
Ulrich Stimming und Dr.-Ing. Hartmut Spliethoff,
und dem Abteilungsleiter Dr. Andreas Hauer, der
am 01. September 2010 die Nachfolge des langjährigen
Abteilungsleiters Dipl.-Phys. Wolfgang Schölkopf
angetreten hat, geleitet. In der Abteilung werden
Forschungs- und Entwicklungsthemen in den
Bereichen Wärmespeicherung und – transformation
und elektrochemische Wandlung und Speicherung
bearbeitet. Weitere FuE-Schwerpunkte werden
in den Bereichen Biomasse, Geothermie, Solarthermie
gesetzt. Die Abteilung „Photovoltaik und Thermosensorik“
in Erlangen leitet Professor Dr. Christoph
J. Brabec zusammen mit Dipl.-Ing. Richard
Auer. Zu den Forschungsaufgaben der Abteilung
gehört die Entwicklung neuer Solarzellenkonzep-
Prof. Dr. V. Dyakonov (Vorsitz | Chairman)
Prof. Dr. U. Stimming (stellv. Vorsitz | Vice-Chairman)
Prof. Dr.-Ing. H. Spliethoff
Prof. Dr. C. J. Brabec
Abteilung | Division Würzburg
Funktionsmaterialien
der Energietechnik
Functional Materials
for Energy Technology
Prof. Dr. V. Dyakonov
Dr. H.-P. Ebert
Energieoptimierte Gebäude
Energy-Optimized Buildings
Thermische Analyse
Thermal Analysis
Angewandte IR-Metrologie
Applied IR Metrology
Nanomaterialien
Nanomaterials
Organische PV und Elektronik
Organic PV and Electronics
Wissenschaftlicher Beirat
Scienti�c Advisory
Committee
Beiräte aus Industrie und
Wissenschaft
Advisors from industry and
science
Würzburg
Zentrale Verwaltung / Öffentlichkeitsarbeit
Central Administration / Public Relations
Dipl.-Betriebswirt (FH) T. Pharo
A. Matern-Lang
Abteilung | Division Erlangen
Thermosensorik
und Photovoltaik
Thermosensorics
and Photovoltaics
Prof. Dr. C. J. Brabec
Dipl.-Ing. R. Auer
Siliziumphotovoltaik
Silicon Photovoltaics
PV-Module
PV Modules
Thermosensorik
Thermosensorics
wandten Forschung e.V. (Society for the Promotion of
Applied Research) and ZAE Bayern in the field of energy
research. ZAE Bayern is a partner of the interdisciplinary
research centre “TUM-Energy”.
Organization
The institute comprises three divisions. The division
in Garching, “Technology for Energy Systems and Renewable
Energy”, is managed by two scientific directors,
university professors Dr. Ulrich Stimming and Dr.
Hartmut Spliethoff and head of division Dr. Andreas
Hauer, which is the successor of the long term head of
division Dipl.-Phys. Wolfgang Schölkopf. The division
develops and researches heat storage and conversion
as well as electrochemical conversion and storage.
Further focuses of R&D are biomass as well as geothermal
and solar thermal systems.
The division in Erlangen, “Photovoltaics and Thermosensorics”,
is headed by Prof. Dr. Christoph J. Brabec
together with head of division Richard Auer
(Dipl.-Ing.). The division’s fields of research include
developing solar cell concepts and components on
the basis of thin, crystalline silicon, with the aim of
increasing solar cell efficiency, as well as printable solar
cells and solvent-based production technology. Increased
usage of high (spatial and temporal) resolution
infrared imaging (lock-in thermography) in the

te und Bauelemente auf Basis von dünnem, kristallinem
Silizium mit dem Ziel der Wirkungsgradsteigerung
sowie von druckbaren Solarzellen und
lösungsmittelbasierten Produktionstechnologien.
Verstärkter Einsatz der hoch auflösenden bildgebenden
Infrarotmesstechnik (Lock-in-Thermographie)
mit hoher Orts- und Zeitauflösung in der Photovoltaik
komplettiert das Forschungsspektrum der
Abteilung. Die Abteilung „Funktionsmaterialien
der Energietechnik“ in Würzburg wird von Professor
Dr. Vladimir Dyakonov und Dr. Hans-Peter Ebert
geleitet. FuE-Schwerpunkte werden im Bereich der
Sol-Gel basierten Materialien gesetzt; dabei stehen
sowohl Funktionsschichten mit integrierten Nanopartikeln
als auch poröse Formkörper im Fokus der
Arbeiten. Zielsetzung bei der Materialentwicklung
ist die Optimierung der thermophysikalischen, optischen
und elektrischen Eigenschaften z.B. bei der
energetischen Optimierung des Gebäudebestands.
Das ZAE Bayern hat eine eigenständige Verwaltung.
Unter der Führung des Verwaltungsleiters Dipl.-
Betriebswirt (FH) Thomas Pharo bearbeitet das in
Würzburg ansässige Team die Bereiche Personalwesen,
Controlling, Buchhaltung und Öffentlichkeitsarbeit.
Die Verwaltung arbeitet an der Schnittstelle
von Vorstand, Abteilungen und externen Kooperationspartnern
darunter auch Mitgliedern. Hier wird
auch die Arbeit von Vorstand, Kuratorium, Wissenschaftlichem
Beirat und Trägerverein unterstützt
und organisiert.
Organe des Vereins
Organe des ZAE Bayern sind die Mitgliederversammlung,
das Kuratorium und der Wissenschaftliche
Beirat. Ende 2010 hatte der Verein „Bayerisches
Zentrum für Angewandte Energieforschung
e.V.“ 40 Mitglieder, bestehend aus Mitgliedern von
Amts wegen, natürlichen Personen, Unternehmen,
Verbänden und Institutionen und Ehrenmitgliedern.
Eine hohe und stabile Mitgliederzahl, auch in
der Vergangenheit, ist ein Zeichen der Aktualität der
Forschungsthemen und der sehr guten Qualität der
Ergebnisse. Dies belegt auch die enge Partnerschaft
und Geschäftsbeziehung zwischen dem ZAE Bayern
und seinen Mitgliedern.
Die ordentliche Mitgliederversammlung des ZAE
Bayern fand am 24. November 2010 im ZAE Bayern
in Garching statt. Nach den Jahresberichten des
Vorstandsvorsitzenden Prof. Dr. V. Dyakonov und
des Kuratoriumsvorsitzenden Dr.-Ing. R. Hofer wurde
dem Vorstand und dem Kuratorium für das Jahr
2009 die Entlastung erteilt. Das Kuratorium wurde
bei einer offenen Wahl einstimmig im Amt bestätigt
und für weitere drei Jahre gewählt.
Der Wissenschaftliche Beirat (Vorsitz: Prof. J. Garche,
bis 02/2011, stellvertretender Vorsitzender Prof. A.
Voß) besteht aus 10 Vertretern der Hochschulen, außeruniversitärer
Forschungseinrichtungen und der
Industrie. Er führt regelmäßig eine interne wissenschaftliche
Evaluierung des ZAE Bayern durch.
Der Institutsvorstand besteht aus den Professoren
V. Dyakonov (Würzburg, Vorsitzender), C. Brabec (Erlangen),
U. Stimming (TUM, stellvertretender Vorsitzender)
und H. Spliethoff (TUM). Der Vorstand des
ZAE Bayern ist für die Forschungs-, Ausbau-, Personal-,
und Finanzplanung verantwortlich.
field of photovoltaics rounds off the division’s spectrum
of research.
The Würzburg division, “Functional Materials for Energy
Technology”, is managed by Professor Dr. Vladimir
Dyakonov and Dr. Hans-Peter Ebert. The field of solgel
based materials presents a focus for the division’s
research and development, particularly functional
coatings with integrated nanoparticles and porous
moulded parts. Our work in material development involves
improving thermophysical, optical and energy
efficiency of buildings.
ZAE Bayern has its own independent administration
headed by Thomas Pharo (Dipl.-Betriebswirt). The
team is based in Würzburg and deals with human resources,
controlling, accounting and public relations.
The central administration team also maintains liaison
between the board of directors, the divisions and
external partners and members. They also support
and organize the work of the board, the trustees, the
scientific advisory committee and the association.
Governing Bodies
The bodies of ZAE Bayern are the general meeting, the
board of trustees and the scientific advisory board. At
the end of 2010, the “Bavarian Center for Applied Energy
Research” registered association had 40 members
consisting of members ex officio, natural persons,
companies, associations/institutions and honorary
members. A constantly high number of members indicates
the pertinence of our fields of research and
the high quality of the results. This is also confirmed
by the close partnership and business relations between
ZAE Bayern and its members.
ZAE Bayern’s general assembly took place at the ZAE
Bayern division in Garching on 24th November 2010.
After the annual reports were presented by chairman
of the board, Prof. Dr. V. Dyakonov, and chairman of
the board of trustees, Dr.-Ing. R. Hofer, the board of directors’
and board of trustees’ actions in 2009 were
approved. The board of trustees was confirmed in an
open election unanimously for further three years.
The scientific advisory board (chair: Prof. J. Garche until
02/2011, deputy chair Prof. A. Voß) consisting of 10
representatives from universities, non-university research
institutions and the industry regularly conducts
internal scientific evaluations of ZAE Bayern.
The institute’s board of directors consists of the professors
V. Dyakonov (Würzburg, chairman), C. Brabec
(Erlangen), U. Stimming (TUM, deputy chairman) and
H. Spliethoff (TUM). The directorate of ZAE Bayern is
responsible for planning research, expansion, personnel
and the financing.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
15

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
16
01.02
|
Das ZAe Bayern in Zahlen
ZAe Bayern in Facts & Figures
Haushalt in Mio. € | Budget in Mill. €
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
2006 2007 2008 2009 2010
Drittmittel | Third party funds
Sonstige | Other revenues
Grundfinanzierung | Basic funding
(vorl. | prov.)
Haushalt und Finanzen
Der Institutshaushalt belief sich im Jahr 2010 auf
ca. 8,6 Mio. €. Die in der Abbildung dargestellte Entwicklung
der Erträge in den Jahren 2006 bis 2011
weist für das Jahr 2010 eine Grundfinanzierung
vom Bayerischen Wirtschaftsministerium (BaySt-
MWIVT) in Höhe von 1,9 Mio. € aus. Ca. 6,6 Mio. €
aus Drittmitteln sowie 0,1 Mio. € sonstige Einnahmen
konnten generiert werden. Die Drittmittel setzen
sich aus 5,0 Mio. € öffentlichen Projektmitteln
und 1,6 Mio. € Industriemitteln zusammen.
Den Einnahmen stehen 5,2 Mio. € Personalausgaben,
2,1 Mio. € Sachausgaben sowie Investitionen in
Höhe von 1,3 Mio. € gegenüber.
Insgesamt wurden im Jahr 2010 262 Projekte mit
247 Partnern bearbeitet.
Personal und Räumlichkeiten
Zum Jahresende 2010 waren am ZAE Bayern 180
Mitarbeiter tätig. Überwiegend kamen diese aus
den Fachbereichen Physik, Maschinenbau und
Werkstofftechnik. Der Anteil weiblicher Beschäftigter
betrug 25 %. 30 Doktoranden, 31 Diplomanden
und 10 Praktikanten waren im Institut tätig. Somit
befanden sich 39 % der Mitarbeiter in Ausbildung.
Dem ZAE Bayern steht eine Hauptnutzfläche von
3.260 m2 zur Verfügung. 1.600 m2 werden als Laborfläche
genutzt. Die Laborflächen verteilen sich wie
folgt:
Garching 500 m2
Würzburg 660 m2 (davon 350 m2 Technikum)
Erlangen 440 m2 (davon 190 m2 Technikum in
Alzenau)
2011
(Plan | plan)
In Würzburg und Garching ist das ZAE Bayern in eigenen
Gebäuden untergebracht. Die Erlanger Abteilung
befindet sich in angemieteten Räumen im
Innovations- und Gründerzentrum (IGZ).
Anzahl der Mitarbeiter | Amount of staff
180
160
140
120
100
80
60
40
20
2006 2007 2008 2009 2010
Sonstige | Other staff
Doktoranden | Doctorate students
Wissenschaftliche Mitarbeiter | Scientific personnel
Technische Mitarbeiter | Technical personnel
Verwaltung | Administration
Budget and Finances
In 2010, the institute’s budget came to € 8.6 m. The
development of income from 2006 to 2011 depicted
in the figure shows that the Bavarian Ministry of Economic
Affairs, Infrastructure, Transport and Technology
provided basic funding amounting to € 1.9 m in
2010. Approx. € 6.6 m third-party funds were raised as
well as € 0.1 m other revenues. The third-party funds
comprise € 5.0 m from public project funding and
€ 1.6 m from industrial sources.
The institute’s expenditure in 2010 comprises € 5.2 m
in personnel costs, € 2.1 m in material costs and € 1.3 m
in investments.
Research was carried out in a total of 262 projects involving
247 partners.
Staff and Premises
At the end of 2010, ZAE Bayern had 180 staff members.
The majority of the employees came from the fields
of physics, mechanical engineering and materials science.
Women made up 25 % of the staff. The institute
provided 30 doctorate students, 31 graduands and
10 students with the means to further their education.
Students and trainees constituted 39 % of the staff.
ZAE Bayern has a usable floor space of 3,260 m2,
1,600 m2 of which are laboratory areas. The laboratory
areas comprise:
Garching 500 m2
Würzburg 660 m2 (350 m2 of which is in external
premises)
Erlangen 440 m2 (190 m2 of which is in premises
in Alzenau)
ZAE Bayern has its own buildings in Würzburg and
Garching. The division in Erlangen rents rooms at the
Innovation and Start-Up Centre (IGZ).

01.03
|
Das ZAe Bayern als kooperationspartner
cooperation with ZAe Bayern
Aufteilung der ZAE-Projektpartner nach Art und Größe des Unternehmens
Distribution of ZAE Bayern’s project partners according to the type and size of the enterprises
Anzahl | Amount
120
100
80
60
40
20
2006 2007 2008 2009 2010
Anwendungsnahe Forschung und Entwicklung gestaltet
sich besonders effizient, wo leistungsstarke
Partner entlang der Wertschöpfungskette gemeinschaftliche
Ziele verfolgen. Das ZAE Bayern
ist deshalb auch ein gefragter nationaler und internationaler
Kooperationspartner der Industrie, von
Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.
Dabei kommen den Kooperationspartnern
die in vielen Bereichen über den Standard
herausragenden Forschungs- und Entwicklungsressourcen
des Instituts zu Nutze.
Eine wichtige Tätigkeit des ZAE Bayern ist die Kooperation
mit kleinen und mittelständischen Unternehmen
(KMU). Seit einigen Jahren ist vor allem
eine verstärkte Zunahme der Kooperationen mit
Großunternehmen und Institutionen, d.h. Universitäten
und außeruniversitären Forschungseinrichtungen,
festzustellen (siehe Abb.). Das ZAE Bayern
übernimmt damit eine wichtige Brückenfunktion
zwischen universitärer Forschung und industrieller
Entwicklung.
Das Leistungsangebot (z. B. apparative Ausstattung)
unserer Abteilungen finden Sie im Detail auf
folgenden Internetseiten:
΍ Abt. 1: www.zae-bayern.de/deutsch/abteilung-1/
΍ Abt. 2: www.zae-bayern.de/deutsch/abteilung-2/
΍ Abt. 3: www.zae-bayern.de/deutsch/abteilung-3/
KMU | SMEs
Großunternehmen | Large enterprises
Institutionen | Institutions
Application-oriented research and development is
particularly efficient when competent partners follow
the same goals. This is one of the reasons why
ZAE Bayern is a much sought after partner for industry,
universities and independent research centres
within Germany and worldwide. The state-of-the-art
research and development resources available to the
institute are a real benefit to our cooperation partners.
An important part of our work at ZAE Bayern is cooperating
with small and medium-sized enterprises
(SMEs). In the last few years, however, the number
of joint projects between ZAE Bayern and major
enterprises and institutions, i. e. universities and independent
research institutes, has also been on the
increase (cf. Fig.). In this vein, ZAE Bayern serves as an
important link between university research and industrial
development.
Details about the metrological techniques and facilities
available at each of the ZAE Bayern divisions are
published on our web site:
΍ Division 1: www.zae-bayern.de/english/division-1/
΍ Division 2: www.zae-bayern.de/english/division-2/
΍ Division 3: www.zae-bayern.de/english/division-3/
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
17

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
(Stand am 31.12.2010)
18
01.04
|
Die organe des ZAe Bayern
the governing Bodies of ZAe Bayern
mitglieder
members
:: UntERnEHmEn
:: EntERPRISES
Bayerngas GmbH, München
BEC-Engineering GmbH, Ottersberg
Bekon GmbH, Unterföhring
B + O Wohnungswirtschafts GmbH & Co. KG,
München
E.ON Bayern AG, Regensburg
Grammer Solar GmbH, Amberg
Hightex GmbH, Rimsting
IBC Solar AG, Staffelstein
Knauf Dämmstoffe GmbH, Wadersloh-Liesborn
Münchner Gesellschaft für Stadterneuerung mbH
(MGS), München
NETZSCH-Gerätebau GmbH, Selb
Porextherm Dämmstoffe GmbH, Kempten
SCHOTT Solar GmbH, Alzenau
Würzburger Stadtwerke AG, Würzburg
Stadur-Süd GmbH, Pliezhausen
va-Q-tec AG, Würzburg
ZIEMANN Ludwigsburg GmbH, Ludwigsburg
:: mItGLIEDER VOn AmtS WEGEn
:: mEmBERS Ex OFFICIO
Prof. Dr. V. Dyakonov, Würzburg
Prof. Dr.-Ing. H. Spliethoff, Olching
Prof. Dr. U. Stimming, München
Prof. Dr. Ch. J. Brabec, Erlangen
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft,
Infrastruktur, Verkehr und Technologie, München
:: nAtüRLICHE PERSOnEn/InGEnIEURBüROS
:: nAtURAL PERSOnS/COnSULtInG EnGInEERS
Dipl.-Ing. H. Baier, Wackersdorf
M. Dietrich, Rüdenhausen
Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) G. Hugo, Schondorf
Dipl.-Ing. H. Kling, Lindau
Dipl.-Ing. M. Portula, Berlin
:: VERBänDE UnD InStItUtIOnEn
:: FEDERAtIOnS AnD InStItUtIOnS
Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V.,
München
FG SHK-Förderungsgesellschaft SHK Bayern mbH,
München
Fördergemeinschaft für das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum
e.V. (FSKZ), Würzburg
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.,
München
IHK Würzburg-Schweinfurt, Würzburg
Tharsos und Ludwig-Bölkow-Stiftung, Ottobrunn
Stadt Würzburg, Würzburg
Verband der Bayerischen Elektrizitätswirtschaft
e.V. (VBEW), München
:: EHREnmItGLIEDER
:: HOnORARy mEmBERS
Prof. Dr. J. Fricke, Gerbrunn
Prof. Dr.-Ing. D. Hein, Fürstenfeldbruck
Prof. Dr. R. Hezel, Pullach
Prof. em. Dr.-Ing.‚ Dr.-Ing. E.h. F. Mayinger,
München
Prof. Dr. M. Schulz, Weiher
Vorstand
Board of Directors
Der Vorstand setzte sich Ende 2010 wie folgt zusammen:
At the end of 2010 the members of the board were:
Prof. Dr. V. Dyakonov, (Vorsitzender | Chairman),
Physikalisches Institut,
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Prof. Dr. U. Stimming,
Physik Department,
Technische Universität München
Prof. Dr.-Ing. H. Spliethoff,
Fakultät Maschinenwesen,
Technische Universität München
Prof. Dr. Ch. J. Brabec,
Lehrstuhl Materialien der Elektronik und
Energie technologie – Department für Werk stoffwissenschaften,
Friedrich-Alexander- Universität,
Erlangen-Nürnberg
Kuratorium
Board of trustees
Dr.-Ing. R. Hofer, (Vorsitzender | Chairman),
E.ON Bayern AG, Regensburg
Ministerialrat Dr. G. Brun,
Bayerisches Staats ministerium für Wissenschaft,
Forschung und Kunst
Ministerialdirigent Prof. Dr. J. Neiß, Bayerisches
Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur,
Verkehr und Technologie, München
Dipl.-Ing. W. Schnell, Traunreut
Prof. Dr. I. Schwirtlich, SCHOTT Solar GmbH,
Alzenau
Prof. Dr.-Ing. U. Wagner, Deutsches Zentrum für
Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), Köln

Der Wissenschaftliche Beirat
Scientific Advisory Committee
Prof. Dr. J. Garche, (Vorsitzender | Chairman)
Prof. Dr. R. Iden, nanid Scientific Consulting,
Dudenhofen
Prof. Dr.-Ing. E. Ivers-Tiffée, Universität Karlsruhe
(TH) – Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik,
Karlsruhe
Prof. Dr.-Ing. M. Kaltschmitt, Institut für
Umwelttechnik und Energiewirtschaft – TUHH,
Hamburg
B. Milow, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
e.V. (DLR), Köln
Prof. Dr. M. Stamm, Leibniz-Institut für Polymerforschung
Dresden e.V., Dresden
Prof. Dr.-Ing. A. Voß, Institut für Energiewirtschaft
und Rationelle Energieanwendung (IER), Stuttgart
Dr. F. Karg, AVANCIS GmbH & Co.KG, München
Prof. Dr.-Ing. G. Hausladen, Lehrstuhl für Bauklimatik
und Haustechnik, Technische Universität
München, München
Dr.-Ing. J. Hollandt, Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Braunschweig und Berlin (PTB), Berlin
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
19

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
20
01.05
|
Rückblick
Review
Innovationspreis für Klima und
Umwelt an BSH und ZAE Bayern
Am 11. Februar 2010 wurde zum ersten Mal der Innovationspreis
für Klima und Umwelt IKU gemeinsam
vom Bundesumweltministerium und dem
Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. (BDI)
verliehen. Dr. W. Schnappauf, Hauptgeschäftsführer
des BDI, Dr. N. Röttgen, Bundesumweltminister
und Prof. Dr. K. Töpfer, Vorsitzender der Jury, betonten
die Bedeutung innovativer Technologien für
den Umwelt- und Klimaschutz sowie für den Industriestandort
Deutschland. Der Geschirrspüler mit
sorptiver Trocknung durch Zeolith – eine gemeinsame
Entwicklung von Bosch-Siemens-Hausgeräte
GmbH und ZAE Bayern – konnte in der Kategorie
„Produktinnovationen für den Klimaschutz“
den ersten Platz belegen. Dr. C. Stelzer (Bereichsleiter
Geschirr) nahm den Preis offiziell im Namen der
BSH entgegen. In seiner Danksagung wies er auf
die fruchtbare Zusammenarbeit zwischen BSH und
ZAE Bayern hin. Das Preisgeld in Höhe von 25.000 €
solle für die gemeinsame Fortführung der Entwicklung
eingesetzt werden.
Die Abbildung zeigt Herrn Dr. A. Hauer (re.) und Herrn Dr. C.
Stelzer bei der Preisverleihung in Berlin.
The image shows Dr. A. Hauer (right) and Dr. C. Stelzer during
the awards ceremony in Berlin.
GIRL’s Day 2010
15 Schülerinnen aus den unterschiedlichsten Schulgattungen
konnten im Rahmen des Girl’s Day 2010
am 22. April live erkunden, was den wissenschaftlichen
Alltag an einem Forschungsinstitut so spannend
macht. Dabei standen der Blick auf Nanostrukturen
mit dem Rasterelektronenmikroskop sowie
Experimente mit Ultraschall und der Infrarotkamera
im Mittelpunkt. Der materialwissenschaftliche
Charakter des ZAE Bayern wurde besonders beim
Kochen von Gelen mit einem feinteiligen nanoskaligen
Gerüst im Chemielabor deutlich.
Koordination der Aktivitäten zum Thema
Energiespeicherung im Rahmen der Internationalen
Energie Agentur IEA
Das Thema Energiespeicherung elektrisch und thermisch
- gewinnt in letzter Zeit immer mehr an Aufmerksamkeit.
Um dem Rechnung zu tragen wurden
BSH and ZAE Bayern receive the Innovation
Prize for Climate and Environment
The Innovation Prize for Climate and Environment
(IKU) was awarded jointly from the German Federal
Ministry for the Environment and the Federation of
German Industries (BDI) for the first time on 11th February
2010. Dr. W. Schnappauf, Managing Director of
the BDI, Dr. N. Röttgen, Federal Minister for the Environment
and Prof. Dr. K. Töpfer, Chairman of the Jury,
stressed the importance of innovative technologies
for the protection of the environment and climate as
well as for Germany as location for industry. Zeolite
drying system for dishwashers – a joint development
from Bosch-Siemens-Hausgeräte GmbH und ZAE Bayern
– came first in the category “Product Innovations
for Climate Protection”. Dr. C. Stelzer (Head of Product
Area Dishwashers) officially accepted the prize on behalf
of BSH. In his speech he acknowledged the fruitful
collaboration between BSH and ZAE Bayern. The
25,000 € prize money shall be used to continue the
joint development efforts.
GIRL’s Day 2010
On 22nd April, as part of the Girl’s Day 2010, 15 girls
from different schools explored what makes scientific
everyday life in a research center so exciting. The
main focus was on looking at nanostructures through
a scanning electron microscope, experiments with ultra
sound and an infrared camera. The material-scientific
nature of ZAE Bayern became especially clear
while preparing gels with a finely divided nanoscale
network in the chemistry lab.

die verschiedenen Arbeitsgruppen (engl. Implementing
Agreements) des „Technology Networks“ der
IEA vom ZAE Bayern zu einem Workshop eingeladen
und für die Speicherung relevante Fragestellungen
diskutiert.
Der Titel des Workshops der vom 14. bis 16. Juli 2010
in Bad Tölz statt fand war “Energy Storage: Matching
the Supply and Demand in Future”. Insgesamt
waren 12 Arbeitsgruppen (zu Themen wie Fernwärme,
Solares Heizen und Kühlen, Photovoltaik, Demand
Side Management, energieeffiziente industrielle
Prozesse, Solare Kraftwerke, Wärmepumpen
und anderen) anwesend.
Ergebnis des Treffens war, dass diese Initiative weitergeführt
wird und letztendlich in die Gründung
einer Koordinationsgruppe „Energiespeicherung“
unter dem Schirm der IEA münden soll. Dazu ist ein
Treffen in Paris im Februar 2011 mit den verantwortlichen
Repräsentanten der IEA geplant. Das ZAE
Bayern soll dabei auch weiterhin in leitender Rolle
aktiv bleiben.
FVEE Direktoriumssitzung
Am 4. Mai 2010 fand am ZAE Bayern in Würzburg
die 50. Direktoriumssitzung des ForschungsVerbund
Erneuerbare Energien (FVEE) statt. Der FVEE ist eine
bundesweite Kooperation von Forschungsinstituten.
Die Mitglieder erforschen und entwickeln Techniken
für erneuerbare Energien und deren Integration
in Energiesysteme, für Energieeffizienz und für
Energiespeicherung. Mit 1.800 Mitarbeitenden in
elf Instituten vertritt der FVEE rund 80 Prozent der
außeruniversitären Forschungskapazität für erneuerbare
Energien in Deutschland und ist das größte
koordinierte Forschungsnetzwerk für erneuerbare
Energien in Europa. Prof. Dr. V. Dyakonov war für
das Jahr 2010 Sprecher des Forschungsverbundes.
Lange Nacht der Wissenschaften
Am 15. Mai 2010 nahm das ZAE Bayern an der vom
Campus Garching initiierten Langen Nacht der Wissenschaften
teil. Jedes Arbeitsgebiet der Garchinger
Abteilung stellte ein Schwerpunktthema vor.
So konnte man sich zum Beispiel über Emissionen
gas- und staubförmiger Schadstoffe aus Kaminöfen
und Pelletheizungen informieren oder erfahren,
wie Abwärme aus industriellen Prozessen genutzt
werden kann. Besonders große Aufmerksamkeit
wurde dem energiesparenden BSH Geschirrspüler
Zeolite®-Drying zuteil, der zum Teil am ZAE Bayern
entwickelt wurde. In dieser Nacht fanden mehrere
hundert interessierte Besucher den Weg zum ZAE
Bayern.
Solar Decathlon Europe
An dem Wettbewerb, der vom 18. bis 27. Juni 2010 in
Madrid stattfand, nahmen 17 Teams aus Hochschu-
Coordination of activities related to energy
storage in the frame work of the International
Energy Agency IEA
Lately the issue of electrical and thermal energy-storage
is gaining attention. For that reason ZAE Bayern
invited the various working groups (the so-called Implementing
Agreements) of the IEA “Technology Networks”
to a workshop to discuss issues concerning
storage.
The workshop was called “Energy Storage: Matching
the Supply and Demand in Future”. It took place from
14th to 16th July 2010 in Bad Tölz. In total 12 working
groups were present (on topics such as: district heating,
solar heating and cooling, photovoltaics, Demand
Side Management, energy efficient industrial processes,
solar power plants, heat pumps and others).
The meeting resulted in the conclusion that this initiative
is to be continued and shall finally lead to founding
the coordination group “energy storage” under
the auspices of IEA. For this purpose in February 2011
a meeting with the responsible representatives of
the IEA is planned in Paris. ZAE Bayern shall continue
playing an active leading role hereby.
FVEE board meeting
The 50th board meeting of the Renewable Energy Research
Association (ForschungsVerbund Erneuerbare
Energien, FVEE) took place on 4th May 2010. FVEE is
a nationwide cooperation of research centers. The
members perform research and development in technologies
for renewable energies and their integration
in energy systems, for energy efficiency and for energy
storage. With 1,800 contributors in eleven institutes,
FVEE represents about 80 percent of the nonuniversity
research capacity for renewable energies
in Germany. It is the largest coordinated research network
for renewable energies in Europe. In 2010 Prof.
Dr. V. Dyakonov was the spokesman of the research
association.
Long night of Sciences
On 15th May 2010 ZAE Bayern participated in the Long
Night of Sciences, which was initiated from campus
Garching. Every working area of the division in Garching
presented a focal topic. Visitors could learn about
e. g. the emissions of gaseous and dusty pollutants
from fireplaces and pellet stoves or on how waste
heat from industrial processes could be used. Great
attention was paid to the energy efficient BSH dishwasher
Zeolite®-Drying, which was partially developed
at ZAE Bayern. Several hundred interested visitors
found their way to ZAE Bayern this night.
Solar Decathlon Europe
17 teams from universities from all over the world participated
in the contest, which took place from 18th to
27th June in Madrid. Task was to develop an energy ef-
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
Workshop Teilnehmer
Workshop participant
21

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
22
len der ganzen Welt teil. Aufgabe war es, ein energieeffizientes
und innovatives Solarhaus zu entwickeln,
dessen Energiebedarf durch die Sonne gedeckt wird.
Das ZAE Bayern unterstützte das Team IKAROS als
wissenschaftlicher Partner in der Disziplin Energiebilanz,
speziell bei der Gebäudekühlung durch die
Ausnutzung der „Strahlungskühlung“. Das Team
IKAROS Bavaria der Hochschule Rosenheim erreichte
den zweiten Platz.
Wechsel in der Abteilungsleitung
„Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien“
Nach 19 Jahren hat Wolfgang Schölkopf zum 1. September
2010 die Leitung der Abteilung an Dr. Andreas
Hauer übergeben.
Wolfgang Schölkopf leitete nach der Gründung
des ZAE Bayern im Jahr 1991 zunächst über 14 Jahre
die Abteilung 4 „Solarthermie und Biomasse“.
Nach dem Umzug der Abteilung auf das Garchinger
Forschungsgelände im Jahr 2001 übernahm er
zusätzlich die kommissarische Leitung der Abteilung
„Energieumwandlung und –speicherung“. Beide
Garchinger Abteilungen wurden unter seiner
Leitung im Jahre 2006 zur Abteilung „Technik für
Energiesysteme und Erneuerbare Energien“ zusammengeführt.
Wolfgang Schölkopf zählt in Deutschland im Bereich
Erneuerbare Energienutzung zu den Wissenschaftlern
der ersten Stunde. Seit 1974 arbeitete er
am Lehrstuhl von Professor Sizmann, Ludwig-Maximilians-Universität,
einem der Gründungsväter des
ZAE Bayern, an Themen der thermischen Nutzung
solarer Energie und an Fragen der konventionellen
und thermochemischen Speicherung von Wärme.
Das ZAE Bayern dankt Wolfgang Schölkopf für seinen
außerordentlichen Einsatz mit dem er die Garchinger
Abteilung zu dem gemacht hat, was sie jetzt
national und international darstellt, und ist froh,
dass er weiterhin in beratender Funktion noch auf
dem Gebiet der Solarthermie zu erfolgreicher Forschung
und Entwicklung beiträgt.
Dr. A. Hauer arbeitet seit Gründung des ZAE Bayern
in der Abteilung „Solarthermie und Biomasse“ zunächst
als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter,
dann ab 2001 als Leiter der Gruppe „Wärmespeichersysteme“
in Garching. Herr Dr. Hauer
stellt sich nun der Aufgabe, die erfolgreiche Arbeit
Wolfgang Schölkopfs weiter zu führen und die Kernkompetenz
der Abteilung auf dem Gebiet der Speicherung
und Umwandlung thermischer Energie
von der Anwendung in Gebäuden auf industrielle
Prozesse auszudehnen
ficient and innovative solar house whose power requirements
were covered by the sun. ZAE Bayern supported
the team IKAROS as a scientific partner in the
discipline energy balance, especially with the cooling
system by utilization of “radiation cooling”. Team IKA-
ROS Bavaria from the University of Applied Science
Rosenheim came second.
new Head of the Division “technology for
Energy Systems and Renewable Energy”
After 19 years Wolfgang Schölkopf handed over the
position as Head of the Division to Dr. Andreas Hauer.
For over 14 years, after the founding of ZAE Bayern in
1991, Wolfgang Schölkopf was Head of the division 4
“Solar Thermal and Biomass”. Additionally, he was appointed
acting Head of the division “Energy Conversion
and Storage” after the division had moved to the
Garching research campus in 2001. Under his direction
both divisions in Garching were united to the division
“Technology for Energy Systems and Renewable
Energy”.
In Germany, Wolfgang Schölkopf is one of the first scientists
in the field of renewable energy use. Since 1974
he worked for the department of Professor Sizmann,
Ludwig-Maximilians-University, who was one of the
founding fathers of ZAE Bayern. His work covered issues
like the thermal use of solar energy and questions
concerning conventional and thermo-chemical
heat storage.
ZAE Bayern thanks Wolfgang Schölkopf for the tremendous
effort it took him to make the division in
Garching to what it is today on a national and international
level. ZAE Bayern is pleased that he keeps an
advisory function and thus continues contributing to
successful research and development in the field of
solar thermal energy.
Since the founding of ZAE Bayern, Dr. A. Hauer has
worked in the division “Solar Thermal and Biomass”,
initially as research assistant and project manager,
since 2001 as leader of the group “Heat Storage”
in Garching. He will continue the successful work of
Wolfgang Schölkopf and to broaden the division’s
core expertise in the field of storage and conversion
of thermal energy from the application in buildings
to industrial processes.

1. Internationale Konferenz Organische
Photovoltaik in Würzburg
Ein wissenschaftliches Highlight dieses Jahres war
die Ausrichtung der 1. Internationalen Organischen
Photovoltaik Konferenz in Würzburg durch das ZAE
Bayern in Kooperation mit der Bayern Innovativ
GmbH. Hier diskutierten am 16. September rund 300
Teilnehmer, darunter zahlreiche Nachwuchswissenschaftler,
aus aller Welt über neue Möglichkeiten
der Stromerzeugung durch flexible organische
Solarzellen. Dem wissenschaftlichen Tagungsbeirat
gehörten neben den ZAE-Professoren Prof. Dr. C.
J. Brabec, Prof. Dr. V. Dyakonov und Prof. Dr. J. Pflaum
auch Prof. Dr. N. Serdar Sariciftci vom Linz Institute
for Organic Solarcells (LIOS), Österreich, an.
links und rechts: Infostand des ZAE Bayern bei der
1. Internationalen OPV Konferenz
left and right: ZAE Bayern information desk on the
1st International OPV Conference
Tag der Energie, 25. September 2010
Einen tieferen Einblick in die tägliche Forschungsarbeit
eines Energieforschungsinstituts konnten Interessierte
am bundesweiten „Tag der Energie“ am
Würzburger Standort des ZAE Bayern gewinnen.
Hier nutzten über 300 Besucher die Gelegenheit zur
Besichtigung der Institutslabore und konnten erfahren,
wie vielseitig Energieforschung sein kann.
Den jüngeren Besuchern wurde in einem Energieparcours
spielerisch Energiewissen näher gebracht.
1. International Organic Photovoltaics Conference
in Würzburg
A scientific highlight of 2010 was the 1st International
Organic Photovoltaic Conference in Würzburg, which
ZAE Bayern and Bayern Innovativ GmbH organized
together. On September 16th about 300 participants
from all over the world, amongst them numerous
young scientists, discussed new possibilities of generating
power with flexible organic solar cells. The scientific
advisory board consisted of Prof. Dr. C. J. Brabec,
Prof. Dr. V. Dyakonov und Prof. Dr. J. Pflaum all from
ZAE Bayern, and Prof. Dr. N. Serdar Sariciftci from Linz
Institute for Organic Solarcells (LIOS), Austria.
Energy Day, 25th September 2010
Visitors could get deeper insights into the daily work
of an energy research institute during the nationwide
“Energy Day” at ZAE Bayern in Würzburg. Over 300 visitors
took the opportunity to visit the institute’s labs
and learned how versatile energy research can be.
Young visitors playfully got informed about energy in
an energy course.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
23

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
24
Erläuterungen eines Experiments, welches die hochdämmenden
Eigenschaften von nanoporösen Materialien demonstriert
Explanation of an experiment, that demonstrates the highly
insulating properties of nanoporous materials
Einblick in die Würzburger Labore. Hier befinden sich einzigartige
Anlagen zur Messung von Wärmeleitfähigkeiten unter
verschiedensten Bedingungen
Laboratories in Würzburg. Here you find unique equipment to
detect thermal conductivities at diverse conditions
Preis für die beste Bachelorarbeit
Petra Dotzauer, Studentin der Hochschule München
ist für ihre hervorragende, am ZAE Bayern durchgeführte
Bachelorarbeit zusammen mit vier weiteren
Preisträgerinnen Ende September 2010 in München
vom bayerischen Wissenschaftsminister Dr. W.
Heubisch ausgezeichnet worden. Mit dem jährlich
an fünf Absolventinnen der Ingenieurwissenschaften
verliehenen Preis möchte W. Heubisch Studienanfängerinnen
weibliche Vorbilder vermitteln.
Zum Abschluss ihres Bachelorstudiums hat sich Pe-
Besucher beim Tag der Energie in Würzburg
Visitors of the Energy Day in Würzburg
Was raucht da so kalt? Versuche mit flüssigem Stickstoff
Cold smoke? Experiments with liquid nitrogen
Kryoversuch: gespanntes Warten auf das Eis am Stiel
Cryo experiment: Waiting in suspense for the iced-lolly
Award for the best Bachelor thesis
The student Petra Dotzauer from the University of Applied
Sciences Munich was awarded for her outstanding
Bachelor Thesis which she prepared at ZAE Bayern.
The Bavarian Minister of Science, Dr. W. Heubisch,
honored her and four fellow female winners in September
2010 in Munich. With the award, which is annually
given to five female graduates of engineering
sciences, Dr. W. Heubisch wants to convey female role
models to female freshmen. Towards the end of her
Bachelor studies, Petra Dotzauer familiarized herself
at ZAE Bayern in the field of electrochemistry and got
involved with a current topic from energy supply in
automotives: finding more cost-efficient catalytic systems
for PEM fuel cells.

tra Dotzauer am ZAE Bayern in das Arbeitsgebiet
der Elektrochemie eingearbeitet und sich mit einem
aktuellen Thema aus dem Bereich der Energieversorgung
im Automobilbereich beschäftigt: dem
Auffinden kostengünstigerer Katalysatorsysteme
für PEM-Brennstoffzellen.
2010 - Jahr der Energie
Das ZAE Bayern engagierte sich als Partner der Aktion
„Wissenschaftsjahr Energie“ an einer Vielzahl
von Aktivitäten und informierte vor allem Jugendliche
zum Thema Energie und Energieforschung.
Das Wissenschaftsjahr Energie klärte über heutige
Forschungsansätze auf und hatte das Ziel, insbesondere
junge Menschen anzusprechen, ihr Problembewusstsein
zu wecken und sie für das Nachdenken
über die Frage nach dem Energiemix der Zukunft
zu begeistern. Das ZAE Bayern war offizieller Partner
dieser Initiative und war hier gleich bei mehren
Aktionen aktiv beteiligt. So standen z. B. junge
Nachwuchswissenschaftler als „Energieexperten“
Jugendlichen als Ansprechpartner zur Verfügung
und lieferten ihnen Einblicke in ihren Arbeitsalltag.
Im Rahmen der Forschungsbörse konnten sie auch
von Schulen zu Informationsgesprächen eingeladen
werden. Am TectoYou Stand auf der Hannover Messe
stand das ZAE Bayern z. B. im Gespräch mit zahlreichen
Jugendlichen und brachte ihnen Themen
und Visionen rund um die Energieforschung näher.
Das Wissenschaftsjahr Energie ist eine Initiative des
Bundesministeriums für Bildung und Forschung
(BMBF), von Wissenschaft im Dialog (WiD) und der
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren
(HGF).
Nachwuchsforscher des ZAE Bayern diskutieren mit Schülern
im Rahmen des Jahres der Energie auf der Hannover Messe
ZAE Bayern junior scientists discuss with pupils on the Hanover
Fair.
Bayerischer Wissenschaftsminister Dr. W. Heubisch und Frau
Petra Dotzauer (Foto: P. Hemza)
The Bavarian Minister of Science Dr. W. Heubisch and Ms. Petra
Dotzauer (Photo: P. Hemza)
2010 – Energy year
ZAE Bayern was partner of the initiative “Scientific Energy
Year”. The institute ventured to do numerous activities
and inform about energy and energy research.
The Scientific Energy Year explained current research
approaches and addressed mainly young people: to
awaken their awareness and enthusiasm for our future
energy mix. ZAE Bayern was an official partner
of this initiative and actively involved in various
campaigns. E. g. junior researchers were available for
youths so they could talk to energy experts and get insight
into their everyday work. Within an online pool
of experts, schools could also invite them to receive
information and talk to them. On the TectoYou Stall
on the Hanover Fair, ZAE Bayern talked to numerous
youths and gave them an understanding of issues
and visions concerning energy research.
The Scientific Energy Year is an initiative of the Federal
Ministry of Education and Research (BMBF), from Science
in Dialogue (Wissenschaft im Dialog - WiD) and
the Helmholtz Association of German Research Centres
(HGF).
L. Weigold und M. Geisler diskutieren die Frage „Was ist
Energieforschung und warum ist Energieforschung notwendig?“
auf der Hannover Messe 2010
L. Weigold and M. Geisler discuss the question „What is
energy research and why is energy research necessary?“ at the
Hannover Fair 2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
25

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
26
Aktionen zum
Jahr der Energie in Würzburg
Das ZAE Bayern initiierte gemeinsam mit der Stadt
Würzburg die Veranstaltungsreihe „Energie im Speicher“.
Vom 5. bis 7. Oktober 2010 dominierte das Thema
Energie den Alten Hafen in Würzburg. Die beiden
parallel zu Wasser und zu Land stattfindenden
Ausstellungen „Planet Energie“ und „Energie im
Speicher“ erfreuten sich sehr großen Interesses.
Über 3 200 Besucher besuchten in den drei Tagen
das Schiff „MS Wissenschaft“ und die Ausstellung.
Der Höhepunkt war das Diskussionsforum „Forum
Energieszenario 2050“ mit. Prof. E. U. von Weizsäcker
und Prof. J. Schmid über die Möglichkeiten der zukünftigen
Energieversorgung.
“Aerogel” Summerschool Goes International
Vom 6. bis 8. Oktober 2010 veranstaltete das ZAE
Bayern gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum
für Luft- und Raumfahrt Köln (DLR), der Universität
Salzburg und der TU Hamburg-Harburg nach 2008
die zweite Summerschool zum Thema Aerogele.
Während die Teilnehmer 2008 noch aus deutschen
Firmen und Forschungseinrichtungen kamen, war
die Veranstaltung diesmal europäisch ausgerichtet.
32 Studenten, Doktoranden und Mitarbeiter von Firmen
aus den Bereichen Physik, Chemie und Materialwissenschaften
wurden im Rahmen von Übersichtsvorträgen
zunächst in die Themenbereiche
Synthese, Charakterisierung und Anwendungen
von Aerogelen eingeführt. Der Theorie folgte die
Praxis: Die Teilnehmer hatten Gele genheit im Labor
in kleinen Gruppen von der Pike auf Aerogele herzustellen
und mit unterschiedlichen Methoden zu
untersuchen.
„Wie schnell gelieren Gele? Was passiert beim Trocknen?
Kann man richtig stabile Aerogele machen?
Wie klein sind die Poren?“ waren Fragen, die die
Teilnehmer im Labor experimentell selbst beantworten
konnten.
Events in Würzburg
during the Energy year
Together with the city of Würzburg, ZAE Bayern initiated
the series of events “Energie im Speicher – Energy
in the Storage”. From 5th to 7th October 2010 the
topic dominated the old harbor in Würzburg. Both exhibitions
“Planet Energy” and “Energy in the Storage”
that took place on water and on land were very popular.
Over 3 200 visitors came to tour the ship „MS Wissenschaft“
and the exposition. Highlight was the discussion
“Forum Energy Scenario 2050” with Prof. E. U.
von Weizsäcker und Prof. J. Schmid about the possibilities
of future energy supply.
“Aerogel” Summer School goes International
From 6th to 8th October 2010 the second summer
school on the topic of aerogels after 2008 was organized
jointly from ZAE Bayern, German Aerospace Center
Cologne (DLR), the University of Salzburg and the
TU Hamburg-Harburg. In 2008 the participants were
from German companies and research institutes,
whereas this year the event was European.
32 students, PhD students and company employees
from the fields of physics, chemistry and materials
sciences were initially introduced with survey
lectures into the subject areas of synthesis, characterization
and application of aerogels. After lectures the
participants got together in small groups to produce
aerogels from scratch and to study them with different
methods. “How fast do gels jellify? What happens
during drying? Can stable aerogels be produced? How
small are the pores?“ were questions which the participants
could answer for themselves while experimenting
in the lab.

Symposium „Membrankonstruktionen zur
energetischen Sanierung von Gebäuden
(MESG)“ am 28. Oktober 2010 in Rimsting
am Chiemsee
Die energetische Sanierung des Gebäudebestandes
kann entscheidend dazu beitragen die bundesweiten
Kohlendioxid- Emissionen zu reduzieren.
Neben den üblichen konventionellen Baustoffen
wie Stein, Holz, Metall und Glas rücken neuerdings
leichte und flexible Konstruktionen aus Membranen
in den Blickpunkt der Architekten. Die textile
Architektur bietet neue gestalterische und bautechnische
Anwendungsmöglichkeiten mit denen sich
dem Planer ein großer Spielraum bei der Konstruktion
erschließt.
Dem Forschungsprojekt MESG kommt im Rahmen
der Forschungsinitiative EnOB die Aufgabe zu, sich
mit Lösungsansätzen zur energetischen Sanierung
mit Membranbauteilen zu beschäftigen und dabei
nach innovativen, zukunftsträchtigen Musterlösungen
– auch mit Hilfe neuartiger Beschichtungen,
Dämmmaßnahmen und weiterer Optimierungen
der funktionalen Eigenschaften von Membranen –
zu suchen.
Im Rahmen des vom ZAE Bayern koordinierten
Symposiums „Membrankonstruktionen zur energetischen
Sanierung von Gebäuden (MESG)“ fand
am 28. Oktober 2010 bei der Firma Hightex GmbH
in Rimsting am Chiemsee eine Vorstellung der aktuell
laufenden und zukünftig geplanten Aktivitäten
statt. Aufgrund der positiven Resonanz der rund 40
Teilnehmer ist nächstes Jahr ein weiteres Symposium
geplant, das außerdem über den Kreis der EnOB-
Teilnehmer hinausgehen soll.
Prof. J. Cremers führt die Teilnehmer durch das Gebäude, in
dem das Symposium statt findet. Das oben sichtbare transparente
Folienkissen gewährleistet optimale Helligkeitsverhältnisse.
Prof. J. Cremers guides the participants through the building in
which the symposium is taking place. The transparent foil cushion
(visible above) ensures an optimal brightness ratio.
Symposium „membrane Constructions for
Energy Saving Renovations of Buildings
(mESG)“ on 28th October 2010 in Rimsting,
Chiemsee
Energy saving renovation of already existing buildings
can contribute decisively to reduce carbon dioxide
emissions throughout Germany.
Aside from common conventional building materials
like stone, wood, metal and glass, recently light
and flexible constructions made of membranes have
come into focus of the architects. Textile architecture
offers new application possibilities concerning design
and construction with which a greater leeway for the
construction opens to planners.
In the framework of the research initiative EnOB, the
research project MESG has the task to deal with approaches
for energy saving renovation with membrane
components. In the process innovative and
promising model solutions should be found with the
aid of novel coatings, insulation measures and further
optimization of the functional properties of membranes.
Within the symposium „Membrane Constructions
for Energy Saving Renovations of Buildings (MESG)“
which was coordinated by ZAE Bayern, Hightex
GmbH in Rimsting, Chiemsee presented the current
and planned activities on 28th October 2010. Due to
the positive feedback from the about 40 participants,
a further symposium is planned for next year. For this
symposium the circle of participants will go beyond
the EnOB related participants.
Prof. J. Cremers von der Hightex GmbH erklärt verschiedene
Gewebe­ und Folientypen die im Außengelände des Unternehmens
zu sehen sind.
Prof. J. Cremers from Hightex GmbH explains various tissues
and foils, which can be seen at the outdoor area of the company.
Im Vordergrund eine mehrlagige Folienkonstruktion. Der
solare Eintrag durch das Oberlicht wird hierbei durch eine
Bedruckung der Folie definiert eingestellt
In the foreground is a multilayer foil construction. The solar entry
through the skylight is set defined by a printing on the foil.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
27

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
28
Gründung
„Energie Campus Nürnberg – EnCN“
Das ZAE Bayern wurde Gründungsmitglied des
Energie Campus Nürnberg (EnCN) und wird künftig
mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg,
der Georg-Simon-Ohm-Hoch schule
Nürnberg, den Fraunhofer-Instituten IIS und IISB
im Bereich der Energieforschung stärker zusammenarbeiten.
Das Projekt EnCN wird als wesentliches
Element für den weiteren Ausbau der bayerischen
Energieforschungslandschaft verstanden
und vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft,
Infrastruktur, Verkehr und Technologie finanziell
unterstützt
Am 16. November 2010 fand im WirtschaftsRathaus
der Stadt Nürnberg die Gründungsveranstaltung
statt. Herr Prof. C. J. Brabec ist Initiator der „Solarfabrik
der Zukunft“ (Schwerpunkt Photovoltaik), die
vom ZAE Bayern in Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen
der Universität eingerichtet und von Industrieunternehmen
unterstützt wird.
Das ZAE Bayern hat sich das ehrgeizige Ziel gesteckt,
auf dem Gebiet der druckbaren Photovoltaik-
Technologien eine Vorreiterrolle einzunehmen und
nachhaltig die Wettbewerbsfähigkeit der PV-Industrie
Bayerns und Deutschlands zu stärken.
K. S. W. Sing Award für das beste Poster
Im Rahmen des Workshops über die Charakterisierung
von feinteiligen und porösen Festkörpern
(Bad Soden, 16. – 17. November 2010) wurde der erste
K. S. W. Sing Award für das beste Poster an Christian
Balzer (Diplomand am Standort Würzburg) und die
Co-Autoren Stephan Braxmeier, Dr. Gudrun Reichenauer
und Lena Weigold (ebenfalls Mitarbeiter am
Standort Würzburg) verliehen.
Das Poster trägt den Titel „Length Change upon Adsorption
(Micro- and Mesopores) – New Results“.
Überreichung des ersten K. S. W. Sing Awards durch
Prof. K. S. W. Sing an Christian Balzer für eine herausragende
Arbeit im Bereich in­situ Dilatometrie bei Adsorption in
Mikro poren (Photo: Schreiber, Porotec GmbH)
Christian Balzer receives the first K. S. W. Sing Award from
Prof. K. S. W. Sing for outstanding work in the area of in-situ
dilato meter during adsorption in micropores
(Photo: Schreiber, Porotec GmbH)
Founding
“Energy Campus nuremberg – EnCn”
ZAE Bayern became founding member of the Energy
Campus Nuremberg – EnCN. In future ZAE Bayern will
collaborate stronger with the Friedrich-Alexander-
University Erlangen-Nuremberg, the Georg-Simon-
Ohm University of Applied Sciences, Nuremberg, the
Fraunhofer- Institutes IIS and IISB in the field of energy
research. The project EnCN is understood to be
an essential element for the further development of
the Bavarian energy research landscape and is sponsored
by the Bavarian Ministry of Economic Affairs, Infrastructure,
Transport and Technology.
On 16th November 2010 the founding event took place
in the economic town hall of the city of Nuremberg.
Prof. Brabec is initiator of the “Future Solar Factory”
(focal point photovoltaics) which was established
from ZAE Bayern together with working groups of the
university and is supported by industrial enterprises.
ZAE Bayern has the ambitious goal to take a leading
role in the area of printable photovoltaic technologies
and to persistently strengthen the competitiveness of
the PV industry of Bavaria and Germany.
v. l. n. r.: Prof. Gerhäuser (Fraunhofer IIS), Prof. Brabec (ZAE
Bayern), Prof. Dietz (Georg­Simon­Ohm­Hochschule Nürnberg),
Herr Lötzsch (IHK Nürnberg), Herr Forster (HWK Mittelfranken),
Dr. Fleck (Stadt Nürnberg), Herr Schöck (Kanzler FAU
Erlangen­Nürnberg) und Prof. Dyakonov (ZAE Bayern)
from left to right: Prof. Gerhäuser (Fraunhofer IIS), Prof. Brabec
(ZAE Bayern), Prof. Dietz (Georg-Simon-Ohm University of Applied
Sciences, Nuremberg), Mr. Lötzsch (IHK Nuremberg), Mr.
Forster (HWK Middle Franconia), Dr. Fleck (City of Nuremberg),
Mr. Schöck (chancellor FAU Erlangen-Nuremberg) und Prof.
Dyakonov (ZAE Bayern)
K. S. W. Sing Award for the best Poster
During the workshop on the characterization of fine
and porous solids (Bad Soden, 16th – 17th November
2010) the first K. S. W. Sing Award was bestowed on
Christian Balzer (graduate student in the division in
Würzburg) and the co authors Stephan Braxmeier,
Dr. Gudrun Reichenauer und Lena Weigold (also in
Würzburg) for the best poster. The poster has the title
„Length Change upon Adsorption (Micro- and Mesopores)
– New Results“.

Forschung für Energieoptimiertes Bauen –
DEENIF
Das ZAE Bayern hat im Jahre 2010 die Planungen
für sein neues, hoch-innovatives Forschungs- und
Demogebäude vorangetrieben. Das neue Gebäude
stellt den ersten Baustein des neuen Quartiers dar,
das aus dem städtebaulichen Wettbewerb Leighton
Areal aus dem Jahr 2009 hervorgegangen ist.
Durch den Beschluss der Stadtbildkommission
Ende November 2010 hat das ZAE Bayern die wichtige
Hürde für die Integration des Gebäudes in die
Landesgartenschau geschafft. Das ehrgeizige und
zukunftsweisende Leuchtturmprojekt DEENIF („Demonstration
von Energieeffizienz und des Einsatzes
erneuerbarer Energieträger am Neubau eines innovativen
Forschungsgebäudes“) wird vom Bundesministerium
für Wirtschaft und Technologie im Förderschwerpunkt
„Forschung für Energieoptimiertes
Bauen“ mit Fordermitteln in Höhe von 4,4 Mio. Euro
sowie vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft,
Verkehr, Infrastruktur und Technologie mit
3,9 Mio. Euro unterstützt. Das Forschungsvorhaben
(FKZ: 0327879A) wird aufgrund eines Beschluss
des Deutschen Bundestages gefördert. Details
zu diesem Vorhaben sind auf der Projektseite
http://www.energy-efficiency-center.de zu finden.
Bauvorhaben Erlangen
Die Erlanger Abteilung „Thermosensorik und Photovoltaik“
wird nach langer Vorbereitung ein eigenes
Büro- und Laborgebäude in unmittelbarer Nachbarschaft
zur Technischen Fakultät der Universität Erlangen
errichten. Ermöglicht hat den Neubau das
Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur,
Verkehr und Technologie, das die Mittel im
Rahmen der Zukunftsinitiative (KPII Mittel) zur Verfügung
gestellt hat.
Die Grundsteinlegung am 16. Dezember 2010 fand
unter Beisein namhafter Persönlichkeiten von Universitäten,
Politik und Wirtschaft statt.
Das neue Gebäude der Abteilung 3, die bisher im Innovations-
und Gründerzentrum (IGZ) in Erlangen-
Tennenlohe untergebracht ist, wird eine Nutzfläche
von ca. 1.500 m2 haben und ca. 45 Mitarbeitern
Platz bieten. Der Bau wird Ende 2011 fertig gestellt
sein. Der Lehrstuhl für Materialien der Elektronik
und Energietechnik (I-MEET) von Prof. C. J. Brabec
befindet sich in direkter Nähe des neuen Gebäudes
wodurch die Zusammenarbeit der beiden Institute
weiter gefördert wird.
Research for Energy Optimized Building –
DEEnIF
In 2010 ZAE Bayern has advanced the development of
its new, highly innovative research and experimental
building. The new building represents the first module
of the new district which has come from the urban
development contest Leighton area from 2009. By
decision of the townscape committee end of November
2010, ZAE Bayern overcame an important obstacle
to integrate the building into the state garden exhibition.
The ambitious and promising beacon project
DEENIF (“Demonstrating Energy Efficiency and the
Application of Renewable Energy Carriers in the New,
Innovative Research Building”) is founded by the German
Federal Ministry of Economics and Technology
under the funding priority “Research for Energy Optimized
Construction”. ZAE Bayern receives subsidies
of 4.4 million Euros, as well as 3.9 million Euros from
the Bavarian state Ministry for economics, transport,
technology and infrastructure. The research project
(FKZ 0327879A) is funded by a resolution of the German
Bundestag. Details to this project are on the project
website: http://www.energy-efficiency-center.de
Building Project Erlangen
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
Feierliche Grundsteinlegung am
16.12.2010
Festive laying of the foundation
stone on 16th December 2010
After long preparations the division „Thermosensorics
and Photovoltaics“ in Erlangen will erect its own office
and laboratory building in the vicinity to the technical
department of the University of Erlangen. For
the realization of this new building the Bavarian Ministry
of Economic Affairs, Infrastructure, Transport and
Technology provided funds in the framework of the
Zukunftsinitiative (Future Initiative) (economic stimulus
package II).
The laying of the foundation stone took place on
16th December 2010 in the presence of well-know people
from universities, politics and the economy.
The new building of the division 3 will have an effective
area of about 1,500 m2 and will have room for
about 45 employees. So far the division was situated
in the Innovations- und Gründerzentrum – IGZ (Innovation
and Startup Center) in Erlangen-Tennenlohe.
Completion of the building is scheduled for the end of
2011. The chair for Materials for Electronics and Energy
Technology (I-MEET) of Prof. C. J. Brabec is located
nearby to the new building. This will further support
the collaboration of both institutes.
29

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
30
01.06
|
Bei uns zu gast 2010
official Visitors in 2010
Besuch bei der ZAE Abteilung in Garching
Prof. Dr. S. Wohnlich, Institut für Geologie,
Mineralogie und Geophysik, RUB zum Thema Oberflächennahe
Geothermie, Wärmespeicherung und
Tiefengeothermie (25.03.2010)
Informationsbesuch des US-Botschafters (Berlin)
Philip Murphy (19.05.2010)
Delegation aus Asien zum Thema Solarthermie
bzw. Solartechnologie und nachhaltige Energieeffizienz
(04.06.2010)
Deputy Minister Advanced Education and Technology,
University of Alberta, Dr. A. Trimbee.
(08.06.2010)
Prof. Dr.-Ing. W. Lang, University of Texas at Austin,
(UCLA), Associate Professor und Studenten der
Summer School Munich 2010 (08.06.2010)
Herr E. A. Rodrigues, Minister für Energie und Wasserressourcen
des Bundesstaates Pernambuco, Brasilien
(05.07.2010)
Besuch bei der ZAE Abteilung in Würzburg
Mitgliedversammlung der Gütegemeinschaft PCM
e. V. (20.01.2010)
Sitzung des Industrie-, Technologie- und Forschungsauschusses
der IHK Würzburg/Schweinfurt
(20.04.2010)
Pro-Rektor der Lomonosov Moscow State University
Prof. Dr. A. R. Khokhlov (05.05.2010)
Dozenten und Studenten des Fachbereichs Bauphysik
der Hochschule für Technik (HfT) Stuttgart
(10.05.2010)
Schüler des Deutschhaus Gymnasiums Würzburg
(19.05.2010)
Delegation aus der Partnerstadt Wiclow, Irland
(20.05.2010)
Unterfränkische Landtagsabgeordnete informieren
sich über den geplanten Neubau (25.06.2010)
Ministerialdirektor Dr. H Schleicher (Amtschef des
Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Infrastruktur,
Verkehr und Technologie) (25.06.2010)
MdB Fell und Mitglieder des Stadtrates der Stadt
Würzburg (02.08.2010)
Dozenten und Studenten des Fachbereichs Gebäudetechnik
der FH Würzburg-Schweinfurt (09. und
16.11.2010)
Mitglieder des Landtagsausschusses Bayerische
Hochschulen (09.11.2010)
Exkursion des Oberösterreichischen Energiesparverbandes
(19.11.2010)
Visitors to Garching
Prof. Dr. S. Wohnlich, Institute for Geology, Mineralogy
and Geophysics, Ruhr-University Bochum (RUB) on
Near-surface Geothermal Energy, Heat Storage and
Deep Geothermal Energy (25.03.2010)
US Ambassador (Berlin) Philip Murphy (19.05.2010)
Asian delegation on solar heat or rather solar
technology and sustainable energy efficiency
(04.06.2010)
Deputy Minister of Advanced Education and Technology,
University of Alberta, Dr. A. Trimbee (08.06.2010)
Prof. Dr.-Ing. W. Lang, University of Texas at Austin
(UCLA), Associate Professor and students of the Summer
School Munich 2010 (08.06.2010)
Mr. E. A. Rodrigues, Minister for Energy and Water
Resources of the State of Pernambuco, Brazil
(05.07.2010)
Visitors to Würzburg
General assembly of the PCM Quality Control Association
(20.01.2010)
Committee meeting for the Industry-, Technology-
and Research Committee of the Chamber of Industry
and Commerce, Würzburg/Schweinfurt (20.04.2010)
Vice Rector of the Lomonosov Moscow State University
Prof. Dr. A. R. Khokhlov (05.05.2010)
Lecturers and students from the Faculty of Building
Physics at Stuttgart University of Applied Sciences
(10.05.2010)
Pupils from the Deutschhaus Grammar School in
Würzburg (19.05.2010)
Delegation of Würzburg’s twin city Wiclow, Ireland
(20.05.2010)
Lower Franconian State Parliament Members get information
on the planned building (25.06.2010)
Assistant Secretary of State Dr. Hans Schleicher
(Head of the Bavarian Ministry of Economic Affairs,
Infrastructure, Transport and Technology)
(25.06.2010)
Member of Parliament Fell and members of the Würzburg
City Council (02.08.2010)
Lecturers and students from the Faculty of Building
Services Engineering at Würzburg-Schweinfurt University
of Applied Sciences (09. and 16.11.2010)
Members of the Parliament-Committee Bavarian
Universities (09.11.2010)
Excursion of the Energy Agency of Upper Austria
(19.11.2010)

Schüler des Johann-Schöner-Gymnasium Karlstadt
(10.12.2010)
Schüler der 9. Klasse der Wolfskeel Realschule
Würzburg (13.12.2010)
Exkursion Studierende des Studiengangs „Einführung
in die Nanostrukturtechnik“, Uni Würzburg
(17.12.2010)
Prof. Dr. A. R.Khokhlov, Prof. Dr. V. Dyakonov,
Dr. H.­P. Ebert
Prof. Dr. A. R.Khokhlov, Prof. Dr. V. Dyakonov, Dr. H.-P. Ebert
Besuch bei der ZAE Abteilung in Erlangen
Besuch von Herrn Prof. Ratka mit 18 Studenten der
Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Fakultät
Umweltsicherung (18.01.2010)
Dr. Fahland, Fraunhofer Institut für Elektronenstrahl-
und Plasamatechnik (FEP), Dresden
(22.02.2010)
J. Torres, Universität Lima, Peru (16.06.2010)
Besichtigung des Technikum Alzenau von SIE-
MENS AG, Corporate Technology, (CT T DE HW3)
aus Erlangen (17.06.2010)
Besuch von Herrn Prof. Hundhausen mit Studenten,
Lehrstuhl für Technische Physik, FAU Erlangen
(20.07.2010)
Studienaufenthalt zum Thema „PV und regenerative
Energien am Bau“, Dr. J. Mundo Hernandéz ,
Mexiko (07.06. – 23.07.2010)
Gastwissenschaftler Da Li, Shangai, China (seit
09/2010)
Prof. Kirchhöfer, Hochschule für angewandte Wissenschaften,
Fakultät Ingenieurwissenschaften,
Ansbach (15.10.2010)
Pupils from the Johann-Schöner Grammar School in
Karlstadt (10.12.2010)
9th graders from the Wolfskeel Intermediate Secondary
School in Würzburg (13.12.2010)
Student excursion from the degree program “Introduction
in Nanostructure Technology” at the University
of Würzburg (17.12.2010)
MdB H. J. Fell, Stadträte und Mitglieder der Würzburger Grünen
MP H. J. Fell, selectmen and members of the Green Party of
Würzburg
Visitors to Erlangen
Mr. Prof. Ratka with 18 Students from the University
of Weihenstephan-Triesdorf, Faculty of Environmental
Protection (18.01.2010)
Dr. Fahland, Fraunhofer Institute for Electron Beam
and Plasma Technology (FEP) in Dresden (22.02.2010)
J. Torres, University of Lima, Peru (16.06.2010)
SIEMENS AG, Corporate Technology, (CT T DE
HW3) from Erlangen tour the test center Alzenau
(17.06.2010)
Prof. Hundhausen with students, Chair for Technical
Physics, Friedrich-Alexander-University Erlangen
(20.07.2010)
Study visit concerning “PV and regenerative
energies in the construction industry”,
Dr. J. Mundo Hernandéz, Mexiko (07.06. – 23.07.2010)
Guest scientist Da Li, Shangai, China (since 09/2010)
Prof. Kirchhöfer, University of Applied Sciences, Faculty
of Engineering, Ansbach (15.10.2010)
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
Dr. J. Mundo Hernandéz und Abteilungsleiter
Dipl­Ing. R. Auer
Dr. J. Mundo Hernandéz and
Head of Department Dipl.-Ing.
R. Auer
Gastwissenschaftler Da Li
Guest scientist Da Li
31

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
32
ETFE-Kissen
Sorptive Zuluft-
Konditionierung
Zentrale Steuerung,
Regelung, Monitoring
01.07
Flächenheizung / -kühlung
(Low-Ex)
Architekturzeichnung © Lang Hugger Rampp, München
|
Ausblick
outlook
Aerogel-Verglasung
Sorptive Kühlung Schlanke Dämmung
feuchtwarme
Außenluft
konzentrierte
Salzlösung
Kontaktflächen
verdünnte
Salzlösung
Verdunstungskühlung
trockene,
warme
Außenluft
Abluft
Wärmetauscher
Fortluft
trockene,
kühle
Zuluft
Integrierte, fl exible
Dünnschicht-PV
Latentspeicherelemente
Verdunstungs-
Kühlsysteme
Sonnenschutz mit
Daylighting
Vakuumisolationspaneele
Bauliche Erweiterung
des ZAE Bayern an allen drei Standorten
Die Ende 2010 begonnenen Erweiterungs- und
Konventionelle
Vakuum-Isolations-
Neubaumaßnahmen Fassadendämmung (30 cm) Paneel an [VIP] den (4 cm) Standorten Garching,
Hochbarriere-
Würzburg und Erlangen Laminat werden 2011 und 2012 fer-
expandiertes
Polystyrol
tig gestellt.
Vergleich bei gleicher Dämmwirkung
Nanoporöses
Füllmaterial
Sonnenschutz-Segel
aus Low-e-Gewebe
Transluzente PTFE-
Glasfaser-Membran
Vakuumisolierverglasung
Im Erweiterungsbau Konventionelle
Vakuum-Isolations- am Standort Garching (geför-
3-fach Verglasung (36 mm) Glas [VIG] (9 mm)
dert mit Mitteln des Landes Funktions- aus dem Konjunkturpaschichtket
II) Edelgas soll in Edelgasden
mechanisch Vakuum be- und entlüfteten
Stütze
Labor- und Werkstatträumen eine Ausweitung der
grundlagenorientierten Forschung erfolgen. Darüber
hinaus werden Büroräume geschaffen, um die
Wissenschaftliche Leitung in die ZAE-Abteilung zu
integrieren. Zusätzlich sind Flächen als Seminarund
Besprechungsräume ausgewiesen.
Der Neubau des Standortes Erlangen (gefördert mit
Mitteln des Landes aus dem Konjunkturpaket II)
wird auf Universitätsgelände der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg, ganz in der
Nähe der zurzeit noch angemieteten Räumlichkeiten,
errichtet. Hierdurch wird u.a. die Möglichkeit
geschaffen, das Technikum Alzenau (derzeit noch
untergebracht auf dem Gelände der Firma Schott
Solar AG) nach Erlangen zu überführen. Mit dem
Neubau wird ein wesentliches Kriterium der Stellungnahme
des Wissenschaftsrates von 2006 erfüllt.
Die Grundsteinlegung fand am 16. Dezember
2010 statt.
Der geplante Neubau am Standort Würzburg wird
vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
im Rahmen des Forschungsschwerpunkts
„EnOB – Forschung für Energieoptimiertes Bauen“
sowie vom Freistaat Bayern mit Mittel aus dem
Schaltbare thermische
Solarkollektoren
Hochdämmende Pfosten-
Riegel-Systeme
DIE ZUKUNFT ENTSTEHT AUS DER
KOMBINATION INTELLIGENTER LÖSUNGEN
Textile Architektur
Licht-
Durchlässigkeit
exakt
einstellbar
hohe Reflexion
von Wärmestrahlung
Latentwärmespeicherung
Temperatur
niedrige
Durchlässigkeit für
Wärmestrahlung
Speichern von
Sonnenwärme
konventionell
PCM (Phase Change Materials)
Structural expansion
of all three ZAE Bayern locations
Entladung durch
Nachtkühle
Energie-Speicherung Energie-Abgabe
Wir beim ZAE Bayern haben uns entschieden, an der malig kombiniert werden. Die Komponenten in ihrem
Idee, möglichst viele, möglichst intelligente Lösungen
im Bereich der Energieeffi zienz zu kombinieren, intensiv
zu arbeiten. Wir sind der Überzeugung, dass dies
ein entscheidender Beitrag ist, die Energieprobleme
unseres Planeten in den Griff zu bekommen. Unse-
und Demonstration der Öffentlichkeit zur Verfügung.
rer Meinung nach ist es ein Weg, auf dem wir schnell
So bleibt zukunftsweisendes Wissen nicht ungenutzt
Erfolge erzielen; und Geschwindigkeit ist in diesem
im Elfenbeinturm der Wissenschaft, sondern kann
„Spiel“ entscheidend.
Daher werden wir ein Gebäude errichten, in dem weltweit
erstmals eine Vielzahl modernster Technologien
aus der Energieeffi zienz-Forschung in Kombination
zum Einsatz kommen.
Das Gebäude ist so konzipiert, dass jederzeit Ergänzungen
oder Veränderungen vorgenommen werden
können. Auch sollen hier nicht einfach Techniken ein-
The expansion and construction Zusammenspiel werden work permanent of the überwacht; locations die
anfallenden Daten werden ausgewertet und fl ießen
in Garching, Würzburg in die Weiterentwicklung and Erlangen ein. that were initiated
at the end of 2010 Außerdem will stehen be completed Teile des Gebäudes by zur Information 2011 and
2012.
In the mechanically entdeckt ventilated und erfahren laboratories werden. and workshops
of the extension of the location in Garching
(funded by the state of Bavaria and the German government
from the economic stimulus package II) the
knowledge-oriented basic research shall be expanded.
Furthermore, offices will be built to integrate the scientific
directors in the ZAE divisions. In addition, areas
for seminar and conference rooms are included.
hü RL 091020 2 i dd D kb 6 6 S it (6 7) 20 10 09 15 02
The new building in Erlangen (funded by the state of
Bavaria and the German government from the economic
stimulus package II) will be erected on grounds
of the Friedrich-Alexander University Erlangen-
Nuremberg, just in the vicinity of the currently rented
premises. Thus it will be possible to transfer the test
center Alzenau (which is currently still on the premises
of Schott Solar AG) to Erlangen. With this new
building an important criteria of the statement of the
scientific board from 2006 is achieved. The foundation
stone was laid on 16th December 2010.
The planned building of the location in Würzburg
is funded by the Federal Ministry of Economics and
Technology in the framework of the main research
topic EnOB (Research for Energy Optimized Construction),
and receives funds from the economic stimulus
package II as well as the High-Tech-Offensive Zukunft
Bayern and Bavarian state funds.
Zeit

Konjunkturpaket II und der High-Tech-Offensive
Zukunft Bayern sowie Landesmitel gefördert. Das
Gebäude wird auf der Konversionsfläche Am Hubland
in Würzburg errichtet und hat als Hauptziel
neuartige, innovative und effiziente Materialien,
Systeme und Technologien einzusetzen, sowie deren
Anwendbarkeit beispielhaft zu demonstrieren
(weitere Infos auf der projekteigenen Homepage
www.energy-efficiency-center.de). Die Feierlichkeiten
zur Grundsteinlegung werden im Herbst 2011
stattfinden.
Alle Maßnahmen haben, neben der Schaffung von
mehr Raum und Möglichkeiten für die Forschung
in Form von Laboren und Büroräumen auch das Ziel
das ZAE Bayern für die Aufnahme in die Leibniz-Gemeinschaft
zu ertüchtigen.
Fotorealistische Darstellung des Erweiterungsbaus in Garching
Photo-realistic representation of the extension building in
Garching
ZAE Symposium
„Energieeffizienz in industriellen
Prozessen“
Die Reduktion der Luftmenge in den Trocknungskabinen
einer Lackierstraße der Automobilindustrie
oder die Nutzung der Abwärme aus der Kühlung
eines Kupolofens zur Hallenklimatisierung sind
zwei Bespiele für Maßnahmen, die den Energieverbrauch
der Industrie reduzieren können. Um innovative
Technologien im Energiebereich in die industrielle
Anwendung übertragen zu können, muss die
Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie
gestärkt werden. Dabei sollen vor allem die Industrie
aus den Bereichen Metall (Gießereien oder
Härtereien, Stahl, Aluminium), Glas, Zement und industrielle
Trocknungsprozesse einbezogen werden.
The building will be erected on the conversion area
Am Hubland in Würzburg. Its main objectives are to
apply novel, innovative and efficient materials, systems
and technologies, as well as to demonstrate
their applicability on an exemplary platform (further
information on the projects homepage www.energyefficiency-center.de).
Foundation laying festivities will
take place in autumn 2011.
All measures have the aim to create more space and
possibilities to do research in the laboratories and
offices and of course to prepare ZAE Bayern for the
admission to the Leibniz-Gemeinschaft.
Entwurf des Neubaus in Würzburg
Architect’s drawing of the new building in Würzburg
Abteilungsleiter Erlangen Dipl­Ing. R. Auer, Wissenschaftlicher
Leiter Erlangen Prof. Dr. C. J. Brabec, Vorstandsvorsitzender
Prof. Dr. V. Dyakonov bei der Grundsteinlegung in Erlangen
Head of the division of Erlangen, Dipl.-Ing. R. Auer, Scientific director
of Erlangen Prof. Dr. C. J. Brabec, Chairman of the Board,
Prof. Dr. V. Dyakonov at the laying of the foundation stone in
Erlangen
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
33

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
34
Das ZAE Bayern plant daher ein Symposium bei
dem neueste Aktivitäten aus Forschung und Entwicklung
und die Bedürfnisse der Industrie anhand
von praxisnahen Beispielen vorgestellt werden sollen.
Ziel der Veranstaltung, an der neben dem ZAE
Bayern und Vertretern der Industrie auch die nationalen
Förderinstitutionen teilnehmen sollen, ist es
in der Diskussion Möglichkeiten für gemeinsame
Projekte zu identifizieren. Das Symposium ist für
Mitte 2011 geplant.
Zweite internationale Konferenz
„ Organische Photovoltaik“,
21. September 2011,
Maritim-Hotel Würzburg
Nach der ersten sehr erfolgreichen internationalen
Konferenz „Organische Photovoltaik“ ist bereits die
nächste Konferenz in Planung.
Ziel ist es, die neuesten wissenschaftlichen Entwicklungen
zu erörtern, Wirtschaft und Wissenschaft
weiter zu vernetzen und Kooperationsprojekte anzustoßen,
um die wirtschaftliche Erschließung der
organischen Photovoltaik zu beschleunigen. Entwicklungsbedarf
besteht bei den aktiven und passiven
Materialien, bei der Modularchitektur und bei
den Herstellungsverfahren.
Vor diesem Hintergrund konzipieren und organisieren
die Bayern Innovativ GmbH, Projektträger des
Bayerischen Energie-Forums und verantwortlich
für das Management des Cluster Energietechnik, zusammen
mit dem ZAE Bayern diese zweite internationale
Konferenz.
Weitere Informationen unter: http://bayern-innovativ.de/organischepv2011
Tag der offenen Tür am ZAE Bayern in
Würzburg
Wie auch in den letzten beiden Jahren wird die
Würzburger ZAE-Abteilung einen Tag der offenen
Türe veranstalten. Voraussichtlicher Termin ist der
24. September 2011.
Akkreditierung PV-Prüflabor 2011
Es ist vorgesehen, dass das ZAE Bayern mit dem Umzug
in die neuen Räumlichkeiten des Forschungsund
Bürogebäudes in Erlangen-Süd Ende 2011 den
Antrag zur Akkreditierung als Prüflabor nach DIN
EN 17025 stellt. Mit diesem PV-Prüflabor soll von
unabhängiger Seite sichergestellt werden, dass die
Prüfergebnisse im Rahmen der Messunsicherheit
richtig und auf internationale Normale rückführbar
sind.
Durch die enorm steigende Anzahl an installierten
Solargeneratoren und der damit einhergehenden
wachsenden Zahl an Herstellern entsteht ein großer
Bedarf zur Analyse der Defekte an PV-Modulen
ZAE Symposium
“Energy Efficiency in Industrial Processes”
Two examples for measures that can reduce the industries
energy consumption are reducing the air
quantity in drying cabins of a paint finishing line in
the automotive industry or using the waste heat of
the cooling of a cupola furnace for the air conditioning
of halls. In order to be able to transfer innovative
technologies in the energy sector to industrial applications,
the cooperation between research and industry
needs to be stronger. In the process especially the
industries from the sectors like: metal (foundries or
hardening plants, steel, aluminum), glass, cement
and industrial drying processes shall be involved.
Therefore ZAE Bayern is planning a symposium during
which the newest R&D activities and the necessities
of the industry shall be presented with practical
examples. Aim of the event is to identify possibilities
for joint projects. Besides of ZAE Bayern and industry
representatives, the national funding institutions
shall participate as well. The symposium is planned
for mid 2011.
Second International Conference
“Organic Photovoltaics”,
21st September 2011,
maritim-Hotel Würzburg
After the first very successful international conference
“Organic Photovoltaics”, already the next conference is
planned.
It is aspired to discuss the newest scientific developments,
to build further networks between industry
and science and to initiate cooperations, in order to
hasten the industrial development of organic photovoltaics.
Development requirements exist for active
and passive materials, for modular architecture and
in manufacturing processes.
Against this background Bayern Innovativ GmbH, promoter
of the Bavarian Energy Forum and responsible
for the management of the Energy Technology Cluster,
plans and organizes this second international conference
together with ZAE Bayern.
For further information: http://bayern-innovativ.de/
organischepv2011
Open day at ZAE Bayern in Würzburg
As in the last two years the division in Würzburg will
organize an open door day. Presumably it will take
place on the 24th September 2011.
Accreditation of the
PV testing laboratory 2011
Upon moving to the new facilities of the research and
office building in Erlangen-South, in 2011 ZAE Bayern
will submit the application for the accreditation as a
testing laboratory according to DIN EN 17025. With

sowie zur unabhängigen Kontrolle der auf lange Lebenszeit
ausgelegten Solarmodule.
21. Mitgliederversammlung
des ZAE Bayern
Die 21. Mitgliederversammlung des ZAE Bayern
findet am 23. November 2011 am ZAE-Standort in
Würzburg statt.
20 Jahre ZAE Bayern
Am 16. Dezember 2011 jährt sich der 20. Jahrestag der
ZAE-Gründung. Für Anfang 2012 ist deshalb eine Jubiläumsveranstaltung
geplant.
this PV testing laboratory it shall be independently
ensured that the test results are right within the
measurement uncertainty and comply with international
standards.
Through the enormously increasing number of installed
solar generators and the related growing number
of producers, there is a great need for analyzing
the faults of PV modules as well as the independent
control of the solar modules designed for long life.
21st General Assembly of ZAE Bayern
The 21st General Assembly of ZAE Bayern will take
place on 23rd November 2011 at the ZAE location in
Würzburg.
20 years ZAE Bayern
On the 16th December 2011 the 20th anniversary of the
ZAE foundation will take place. For the beginning of
2012 an anniversary event is planned.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
35

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
36

02
|
Forschungsfelder
Fields of Research
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
37

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
38
02
|
Forschungsfelder
Fields of Research
Die Kernthemen des ZAE Bayern zeichnen sich
durch eine hohe gesellschaftliche Relevanz aus. Diese
Themen werden in großer Tiefe, von den Grundlagen
bis hin zur Anwendung, von hochqualifizierten
Mitarbeitern in interdisziplinär vernetzten
Arbeitsgruppen in Kooperation mit Partnern aus
Hochschule und Industrie beforscht. Das Institut
zählt in diesen Themenfeldern zu den Innovationstreibern
und erfährt seit Jahren eine hohe nationale
und internationale Anerkennung.
ZAE Bayern’s core issues have a high social significance.
From the basics up to application, profound research
is done on these topics. Highly qualified staff
carries this out in cooperation with university and industrial
partners in an interdisciplinary network of
working groups. For years the institute counts to the
driving forces behind innovation for these topics and
is experiencing a high national and international approval.

■ Photovoltaik
■ Energiespeicher
■ Energieoptimierte Gebäude
■ Energieeffiziente Prozesse
● Nanomaterialien
● Thermopysik und
-sensorik
● Systemtechnische
Modellierung
■ Photovoltaics
■ Energy Storage
■ Energy Optimized Buildings
■ Energy Efficient Processes
● Nanomaterials
● Thermophysics and
Thermosensorics
● Systems Modelling
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
39

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
40
02.01
|
Forschungsthema photovoltaik
Field of Research: “photovoltaics”
Verbesserte Zellkonzepte, Erhöhung des Wirkungsgrades
und die Entwicklung effizienterer Produktionsprozesse
bestimmen die Auslegung der F&E-Aktivitäten
im Bereich Photovoltaik.
Organische Photovoltaik
Die Forschung am ZAE Bayern im Bereich der organischen
Photovoltaik zeichnet sich durch einen
hohen Grad an Interdisziplinarität und eine enge
Vernetzung mit Industriefirmen und Forschungseinrichtungen
aus. Die Forschungslaboratorien in
Würzburg (Schwerpunkt: Untersuchung optischer
und elektrischer Eigenschaften von Absorbermaterialien
und Bauelementen) und Erlangen (Schwerpunkt:
Technologie- und Materialentwicklung, Defektanalyse,
Zelldesign und Lebensdauer) liefern
wissenschaftliche und technologische Beiträge. Die
größten Herausforderungen sind die Entwicklung
von neuen Materialien mit Effizienzen von über 10%
und die Erhöhung der Lebensdauer von mehr als 10
Jahren. Derzeit wird am ZAE Bayern im Rahmen des
Energie Campus Nürnberg (EnCN) unter dem Motto
„Solarfabrik der Zukunft“ zusammen mit Partnern
eine weltweit einzigartige Forschungsplattform zur
massentauglichen Fertigung von gedruckten Solarzellen
entwickelt.
Abb. 1: PV Module in Dünnschichttechnik
Fig. 1: PV modules in thin-film technology
Dünnschicht Silicium PV
Ein hohes Potential für Kostensenkungen haben
Solarzellen aus dünnem, kristallinem Silicium auf
einem beliebigen Trägersubstrat. Diese Technologie
verbindet die hohe Effizienz der Dickschichttechnologien
mit den Kostenvorteilen der Dünnschichttechnik.
Bei der Herstellung von Solarzellen
mit diesen dünnen Si-Schichten hat das ZAE Bayern
Effizienzen von 11,1% erreicht. Mittelfristig werden
Wirkungsgrade von bis zu 20% für diese Technologie
angestrebt. Dazu braucht es kontinuierliche
Verbesserungen in der Substrat anpassung, der Elektrodenleitfähigkeit,
der Oberflächen- und Grenzflächenpassivierung
und des Zelldesigns. Speziell für
dünne Siliciumscheiben wurde ein neuartiges Produktionskonzept
(COMBO) entwickelt, das erlaubt,
Zellen und Module ohne mechanische Verluste mit
Improved cell concepts, an increase in efficiency and
the development of more efficient production processes
determine the interpretation of the R & D activities
in the area of photovoltaics.
Organic Photovoltaics
The research in the field of organic photovoltaics at
ZAE Bayern distinguishes itself through a high degree
of interdisciplinarity and a tight network with companies
and research centers. The research laboratories
in Würzburg (focus: research of optical and electrical
properties of absorber materials and building
elements) and Erlangen (focus: technology and material
development, defect analyses, cell design and
lifespan) provide scientific and technological contributions.
The biggest challenges are the development
of new materials with efficiencies over 10% and extending
the lifetime to more than 10 years.
Under the motto “Future Solar Factory”, in the framework
of the Energy Campus Nuremberg (EnCN) ZAE
Bayern and partners are currently developing a worldwide
unique research platform for printed solar cells
which are suitable for mass production.
Silicon thin-film PV
Solar cells made from thin, crystalline silicon applied
on any carrier substrate, have a high potential for cost
reduction. This technology combines the high efficiency
of the thick-film technique with the cost benefits
of the thin-film technology.
For the production of solar cells with these thin Si
films, ZAE Bayern has achieved efficiencies of 11.1%.
In the middle-term efficiency values from up to 20%
are aspired to for these technologies. For this, a continual
improvement of the substrate adaptation, the
electrode conductivity, the surface passivation and
boundary surface passivation as well as the cell design
is required.
Abb. 2: Beispiel für Prozessentwicklung:
Beschichten von OPV Materialien
Fig. 2: Example for process development:
coating of OPV materials
A novel production concept (COMBO) was developed
especially for thin silicon slices. It allows the production
of cells and modules without mechanical loss-

hohem Wirkungsgrad (17% nachgewiesen) auch auf
dünnsten Wafern herzustellen. Ein Konzept für Zellwirkungsgrade
über 20% wurde zum Patent angemeldet.
Abb. 3: Modul Flasher zur Kennlinienmessung
Fig. 3: Module flasher for current voltage characterization
Zuverlässigkeit von PV-Modulen
Die Entwicklung von zerstörungsfreien bildgebenden
Charakterisierungsverfahren von Zellen
und Modulen ist extrem wichtig. Insbesondere für
Dünnschichtsolarzellen (organische Polymersolarzellen
und CIS-Solarzellen) wurden und werden
neue Technologien wie die Lock-in Thermographie,
Elektrolumineszenz und Photolumineszenz zur Defektanalyse
entwickelt und angewendet.
Ein Prüflabor für PV Module wird zurzeit aufgebaut
und ein Außenmessstand steht für Langzeittests
insbesondere von Dünnschichtmodulen zur Verfügung.
es with high efficiency (17% proven) even on the thinnest
wafers. A concept for cell efficiency over 20% is
applied for patent.
Reliability of PV-modules
The development of non-destructive imaging characterization
methods of cells and modules is very important.
Especially for thin-film solar cells (organic polymer
solar cells and CIS solar cells), new technologies
like lock-in thermography, electroluminescence and
photo-luminescence for the defect analysis were developed
and are being developed.
A testing laboratory for PV modules is currently being
built and an outdoor measuring station in particular
for thin-film solar cells is available.
Abb. 4: PV Außenmessstand
Fig. 4: PV outdoor measuring station
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
41

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
42
02.02
|
Forschungsthema energiespeicher
Field of Research: “energy storage”
Energiespeicher können einen entscheidenden Beitrag
bei der Steigerung der Energieeffizienz und der
Integration erneuerbarer Energien leisten. Am ZAE
Bayern werden in erster Linie thermische Speicher
untersucht. Wärme- und Kältespeicher sind im Gebäudebereich
unverzichtbare Komponenten eines
effizienten Energiesystems. Im Industriesektor geht
es hauptsächlich um die Nutzung industrieller Abwärme
durch thermische Energiespeicher.
Am ZAE Bayern sind Speicher sensibler Wärme, Latentwärmespeicher
und thermochemische Speicher
Gegenstand von Forschung und Entwicklung.
Im Bereich thermochemischer Speicherung stehen
vor allem Sorptionsprozesse im Fokus. Alle Forschungsbereiche
werden von grundlegenden Fragestellungen,
z.B. der nach den theoretischen Grenzen
der Speicherkapazität oder der Materialentwicklung,
bis zu Fragen der Systemintegration oder Produktentwicklung
behandelt. Im Bereich elektrischer
und elektrochemischer Energiespeicher konzentrieren
sich die Aktivitäten auf Supercaps und Redox-
Flow-Batterien.
National hat sich das ZAE Bayern durch eine Reihe
von Forschungsvorhaben auf dem Gebiet thermischer
Energiespeicherung einen Namen gemacht.
International ist das ZAE Bayern durch seine Expertise
bei der Energiespeicherung anerkannt. Das
drückt sich auch in der starken Präsenz in verschiedenen
Gremien der Internationalen Energieagentur
IEA aus. In diesem Zusammenhang ist auch die
lang jährige Erfahrung des ZAE Bayern auf dem Gebiet
der Wärmetransformation durch Sorptionswärmepumpen
und -Kältemaschinen zu erwähnen
(siehe Kapitel „Energieeffiziente Prozesse“). Diese erweitert
deutlich die möglichen Anwendungsbereiche
der Speichersysteme durch die Anpassung der
benötigten Temperaturniveaus.
Energy storages can make a decisive contribution for
the increase of energy efficiency and the integration
of renewable energies. Primarily thermal storages are
examined at ZAE Bayern. In the building sector heat
and cold storages are indispensable components of
an efficient energy system. In the industrial sector the
focus is on the application of thermal energy storages
for the exploitation of industrial waste-heat.
At ZAE Bayern sensitive heat storages, latent heat
storages and thermochemical storages are subject
of research and development. In the field of thermochemical
storage, mainly sorption processes are in the
focus. All areas of research are subject of fundamental
questions, e. g. concerning the theoretical boundaries
of storage capacity or of material development,
including questions of system integration or pro duct
development. In the area of electrical and electrochemical
energy storages the activities concentrate
on supercaps and redox-flow batteries.
Nationally ZAE Bayern has gained a reputation
through a number of research projects in the field of
thermal energy storage. Internationally ZAE Bayern
is recognized because of its expertise on energy storage.
This is also expressed in the strong presence it
has in diverse boards and committees of the International
Energy Agency IEA. The long-term experience
of ZAE Bayern in the field of heat transformation via
sorption heat pumps and sorption chillers should be
mentioned in this context (compare to chapter “Energy
Efficient Processes”). This significantly broadens
the possible applications of the storage systems by
adapting the required temperature level.

Abb. 1: Sensible Speicherung thermischer Energie, Warmwasserspeicher
zur saisonalen Speicherung solarer Wärme in einem
Nahwärmenetz am Ackermannbogen, München
Fig. 1: Sensitive storage of thermal energy, warm water storage
to seasonally store solar heat in a local heating network at Ackermannbogen,
Munich
Abb. 2: POM­Bilder (polarisierte optische Mikroskopie) von Polyethylenglykol
als Phasenwechselmaterial für Latentwärmespeicher
Fig. 2: Polarized optical microscopy images of polyethylene glycol
as phase change material for latent heat accumulators
Abb. 3: Übersichtsdarstellung des Mobilen Sorptionsspeichers
auf seinem Auflieger. Der Behälter ist horizontal geschnitten
und zeigt das Innenleben des Speicherbehälters
Fig. 3: Overview of the mobile sorption storage on its trailer.
The vessel is cut horizontally and shows the inside of the storage
tank.
Abb. 4: Versuchsaufbau Redoxflussbatterie als Zweitanksystem
mit Vanadium­Elektrolyt
Fig. 4: Test set-up redox-flow battery as dual tank system with
vanadium electrolyte
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
43

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
44
02.03
|
Forschungsthema energieoptimierte gebäude
Field of Research: „energy optimized Buildings“
Im Bereich Energieoptimierte Gebäude entwickelt
das ZAE Bayern energiesparende Konzepte und zukunftsweisende
Technologien für energieeffiziente
Gebäude, wie z.B. Vakuumisolierglas oder textile Architektur.
Diese innovativen Technologien werden
am ZAE Bayern über den gesamten Entwicklungsprozess
vom Labormuster bis hin zum fertigen Produkt
charakterisiert und optimiert sowie im Rahmen
von Demonstrationsprojekten im Bestand oder
als Neubauten messtechnisch evaluiert (Monitoring).
In diesen Gebäudekonzepten wird das Zusammenwirken
von Gebäudegeometrie, effizienter Gebäudehülle,
Versorgungstechnik, Tageslichtnutzung
und Verschattung, sowie weiterer innovativer Komponenten
betrachtet und Synergien optimiert, um
so CO 2-arme, hochkomfortable Gebäude zu erstellen.
Besondere Expertise in diesem Themenbereich besitzt
das ZAE Bayern bei der Entwicklung und thermischen
Charakterisierung von Latentwärmespeichermaterialien
(PCM) sowie im Bereich evakuierter
Dämmsysteme. Das ZAE Bayern begleitete wissenschaftlich
die Gründung der RAL-Gütegemeinschaft
PCM und ist ein anerkanntes Prüfinstitut für die Erfassung
der thermophysikalischen Eigenschaften
dieser Materialien. Es war bis 2008 deutsche Koordinationsstelle
im Annex 39 der International Energy
Agency (IEA) „High Performance Thermal Insulations
(HiPTI)“ und ist ständiger Mitorganisator der
Veranstaltungsreihe „International Vacuum Insulation
Symposium“.
Die Aktivitäten sind in den nationalen Forschungsförderschwerpunkt
des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Technologie (BMWi) „Energieoptimiertes
Bauen (EnOB)“ eingegliedert.
In the area of energy optimized buildings ZAE Bayern
is developing energy saving concepts and forwardlooking
technologies for energy efficient buildings,
like e. g. vacuum insulation glass or textile architecture.
During the entire development process, from
the laboratory prototype to the final product, these
innovative technologies are characterized and optimized
at ZAE Bayern. They are finally monitored in
the framework of demonstration projects on existing
buildings or new constructions. In these building
concepts the interaction between building geometry,
efficient building shells, supply engineering, daylighting
and shading, as well as further innovative
components are looked at. Furthermore synergies are
optimized in order to build highly comfortable edifices
with low CO 2 emission.
In this area ZAE Bayern has particular expertise concerning
development and thermal characterization
of latent heat storage materials (PCM) as well as in
the field of evacuated insulation systems. ZAE Bayern
accompanied the founding of the RAL-Gütegemeinschaft
PCM scientifically and is an approved testing
institute for the measurement of thermo physical
properties of these materials. Until 2008, ZAE Bayern
was the German coordination office in the Annex
39 of the International Energy Agency (IEA) “High Performance
Thermal Insulations (HiPTI)” and is continuously
co-organizer of the “International Vacuum Insulation
Symposium”.
The activities are integrated in the national research
funding program of the Federal Ministry of Economics
and Technology (BMWi) “Energy-optimized Construction
(EnOB)”.

Abb. 1: Demonstration der Tragfähigkeit von Membrandächern
(Copyright Hightex GmbH)
Abb. 2: Installation der Messtechnik zum Monitoring einer
hinterlüfteten PCM­Kühldecke (Copyright ZAE Bayern)
Fig. 2: Installation of the metrology to monitor a rear ventilated
PCM cooling ceiling (Copyright ZAE Bayern)
Fig. 1: Demonstration of the bearing capacity of membrane
roofs (Copyright Hightex GmbH)
Abb. 3: IR­Thermographie einer Fassade mit VIP­Außendämmung
mit einem auffälligen Paneel im Sockelbereich (Copyright
ZAE Bayern)
Fig. 3: IR thermal image of a facade with VIP external insulation
with a conspicuous panel in the base area (Copyright ZAE
Bayern)
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
45

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
46
02.04
|
Forschungsthema energieeffiziente prozesse
Field of Research: “energy efficient processes”
Für die Reduktion der CO 2-Emissionen ist die Steigerung
der Energieeffizienz in industriellen oder
Energieerzeugungsprozessen unerlässlich. Energieeffiziente
Prozesse spielen auch bei der Integration
erneuerbarer Energien in energieoptimierte Gebäude
(siehe Kapitel 02.03) eine wichtige Rolle.
Für eine verbesserte Bereitstellung von Wärme und
Kälte wird am ZAE Bayern seit vielen Jahren an
energieeffizienten Verbrennungsprozessen von Biomasse,
der Optimierung solarthermischer Kollektoren
und thermisch angetriebenen Wärmepumpen
und Kältemaschinen geforscht. Bei der Elektrizitätserzeugung
stehen Niedertemperaturprozesse (wie
der Organic-Rankine-Cycle, ORC) im Fokus. Im Bereich
industrieller Anwendungen steht an erster
Stelle die Nutzung von Abwärme. Diese kann durch
Energiespeichertechnologien (siehe Kapitel 02.02)
und Möglichkeiten der Wärmetransformation sowohl
innerhalb eines Werks als auch durch Wärme-
bzw. Kältetransport nach außen, d.h. zu externen
Verbrauchern, umgesetzt werden. Besonders interessant
erscheinen diese Strategien bei energieintensiven
Industriezweigen wie Zement, Glas und
Metall. Im Gebäude-Sektor hat sich das ZAE Bayern
z.B. bei der solaren Klimatisierung sowohl durch die
Entwicklung hocheffizienter Kollektoren und geeigneter
Absorptionskältemaschinen einen Namen gemacht.
In diesem Themenfeld kann das ZAE Bayern in besonderer
Weise seine vielfältige Expertise einbringen:
Biomasse, Solarthermie und Geothermie, Materialforschung,
sowie Wärmetransformation und
–umwandlung wirken hier zusammen. Technologische
Fortschritte werden von Spezialisten im
Bereich Energiekonzepte und systemtechnische
Modellierung zu einem Gesamtsystem zusammengefügt.
In den letzten Jahren hat das ZAE Bayern in
zahlreichen Industrieprojekten die hohe Relevanz
seiner Forschung für die praktische Umsetzung unter
Beweis gestellt.
In order to reduce CO 2 emission, it is indispensable to
increase energy efficiency in industrial processes as
well as in processes connected to power generation.
When integrating renewable energies in energy optimized
buildings (see chapter 02.03) energy efficient
processes play an important role.
For many years ZAE Bayern has been doing research
on energy efficient combustion processes of biomass,
optimizing solar thermal collectors, and thermally
driven heat pumps and chillers to improve the
provision of heat and cold. Low temperature processes
(like the Organic-Rankine-Cycle, ORC) are in the focus
for power generation. In the field of industrial application,
the use of waste heat comes first. This can
be realized through energy storage technologies (see
chapter 02.02) and possibilities of heat transformation
within a plant and also by transporting heat and
cold to external consumers. These strategies seem to
be especially interesting for sectors that have a high
energy demand like the cement, glass and metal industries.
ZAE Bayern has made a name for itself in the
building sector e. g. with solar air-conditioning both
by developing highly efficient collectors and suitable
absorption chillers.
ZAE Bayern can bring in its expertise in an ideal way:
biomass, solar thermal energy and geothermal energy,
materials research plus heat transformation and
heat conversion are skillfully combined here. Technological
advances are joined to a master plan by energy
concept and system modelling experts. In the past
ZAE Bayern has proved the relevance of its research
for the practical implementation in numerous industrial
projects.

Abb. 1: 10 kW Absorptionskälteanlage für Niedertemperaturanwendungen
Fig. 1: A 10 kW absorption chiller system for low temperature
heat transformation applications
Abb. 2: Untersuchungen zur energetischen Optimierung bei
der Stahlerzeugung
Fig. 2: Studies for the energy optimization in the production
of steel
Abb. 3: Bohranlage der Geothermiebohrung Aschheim Th2 des
interkommunalen Geothermieprojektes der AK­Geothermie
GmbH zur Fernwärmeversorung der Gemeinden Aschheim,
Feldkirchen und Kirchheim.
Fig. 3: Drilling rig of the geothermal drilling in Aschheim Th2
of the inter-municipal geothermal energy project of the AK-Geothermie
GmbH for the district heating of the communities
Aschheim, Feldkirchen and Kirchheim
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
47

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
48
02.05
|
Forschungsthema nanomaterialien
Field of Research: “nanomaterials”
Abb. 1: Übergang vom wässrigen Sol zum organischen Gel.
Parallel zur optischen Überwachung wird der Übergang
anhand des Temperatursignals eines thermischen Sensors
verfolgt, der zentral in das Reaktionsgefäß eingebracht wurde
(Linie oben links)
Im Bereich Nanomaterialien liegt der Fokus auf
dem vertieften Verständnis von Effekten, die auf
der Nanostrukturierung von Partikeln oder der Nanoporosität
von Materialien beruhen. Die Erkenntnisse
werden dann in anwendungsorientierten Arbeiten
mit anderen Gruppen des ZAE Bayern oder
externen Partnern gezielt eingesetzt um Funktionsmaterialien
für den Bereich der Energietechnik, wie
z.B. Energiespeicher oder Wärmedämmkomponenten,
zu entwickeln.
Der Schwerpunkt im Bereich Synthese liegt auf
Nanomaterialien, die über ein Sol-Gel-Verfahren
hergestellt werden. Diese bilden die Basis für Komposite,
die die Integration mehrerer Funktionalitäten
in einem Material erlauben und gleichzeitig
helfen Prozessschritte zu vereinfachen und das
Handling in der Anwendung verbessern.
Begleitend werden Charakterisierungsverfahren
entwickelt, die auf die neuen Materialtypen zugeschnitten
sind und damit artefaktfreie Kenngrößen
liefern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf
Methoden, die gleichzeitig mehrere physikalische
Eigenschaften erfassen können oder sich einsetzen
lassen um Prozessschritte zu verfolgen (in-situ
Messmethoden). Zu nennen sind hier beispielsweise
in-situ optische oder in-situ dilatometrische
Messmethoden während der Gasadsorption-Analyse,
die Ermittlung der Produktzusammensetzung
bei thermisch induzierten Reaktionen mit schneller
Gaschromatographie und Massenspektrometrie
oder das Monitoring des Sol-Gel Übergangs mit Hilfe
einer Temperaturmessung.
Fig. 1: The transition from aqueous sol to organic gel.
Parallel to the optical monitoring, the transition is traced by a
temperature signal of a thermal sensor, which was fixed in the
center of the reaction vessel (the line top left)
In the field of nanomaterials the focus is on the more
profound understanding of effects that are based on
the nanostructuring of particles or the nanoporosity
of materials. The knowledge is then specifically used
in application-oriented work with other groups from
ZAE Bayern or external partners, specifically for the
development of functional materials for energy technology,
e. g. energy storages or heat insulation components.
Synthesis is focusing on the preparation of nanomaterials
by using the sol-gel process. These materials
form the basis for composites that allow the integration
of multiple functionalities in one material and simultaneously
help to simplify process steps and ease
the handling during application.
In addition characterization methods are being developed,
which are designed for the new material types
and therefore deliver artifact free parameters. Particular
attention is paid to methods which can simultaneously
capture several physical properties or can
be applied to follow process steps (in-situ measuring
techniques). Examples are for instance in-situ optical
or in-situ dilatometric measuring techniques during
gas adsorption analyses, the determination of the
product composition during thermally induced reactions
with fast gas chromatography and mass spectrometry
or monitoring the sol-gel transition using an
online temperature measurement.

Abb. 2: Komposit bestehend aus einem Schaum und einer nanoporösen
Silica­Komponente, die die Schaumporen ausfüllt
Fig. 2: Composite consisting of a foam and a nanoporous silica
component filling the voids of the foam
Abb. 3: In­situ Neutronen­Kleinwinkelstreuung an porösen
Silica­Proben. Das Bild zeigt den Probenwechsler an der Anlage
D 11 am Institut Laue­Langevin in Grenoble, Frankreich.
Der Neutronenstrahl kommt von rechts und trifft auf die Probe.
Die Streustrahlung wird von einem zweidimensionalen Detektor
aufgezeichnet, der hinter der schwarzen Nase sitzt, die
links zu sehen ist
Fig. 3: In-situ neutron small-angle scattering on porous silica
samples. The image shows the sample changer at the beamline
D 11 at the Institute Laue-Langevin in Grenoble, France. The
neutron beam is coming from the right and reaches the sample.
The scattered radiation is recorded by a two-dimensional detector,
which is located behind the black nose on the left.
Abb. 4: Heiztisch, mit dem Proben unter dem Rasterelektronenmikroskop
bis auf Temperaturen von 1500 °C
erhitzt werden können. Damit lassen sich z.B. in­situ
Sintervorgänge auf mikroskopischer Skala verfolgen
Fig. 4: A hot stage with which the samples can be heated up
to 1500°C under the scanning electron microscope. Thereby
e, g. in-situ sintering processes can be followed on a microscopic
scale.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
49

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
50
02.06
|
Forschungsthema thermophysik und -sensorik
Field of Research: “thermophysics and thermosensorics”
Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im
Bereich Thermophysik und -sensorik des ZAE Bayern
führen zu einem vertieften physikalischem Verständnis
und der zuverlässigen Charakterisierung
thermophysikalischer Stoffgrößen von neuen Materialien
und Werkstoffen, die für die Energietechnik
relevant sind.
Die Schwerpunkte des Themenbereichs liegen in
der Beschreibung und Analyse komplexer Wärmetransportvorgänge
in heterogenen Stoffsystemen
(Thermische Analyse), in der Modellierung und Charakterisierung
des Wärmetransports durch Wärmestrahlung
(Angewandte IR-Metrologie), sowie in der
qualitativen und quantitativen Erfassung von thermischen
Prozessen und deren bildlicher Darstellung
(Thermosensorik). Wesentlicher Bestandteil
aller Bereiche ist die Entwicklung von innovativen
Messverfahren, wie z.B. bildgebende Analyseverfahren,
die auch für neue Materialtypen und -systeme
bei den jeweiligen Anwendungsbedingungen (z.B.
Temperatur und Druck) eine zuverlässige Charakterisierung
erlauben.
Durch die Kompetenz der in diesem Themenfeld tätigen
Arbeitgruppen und die enge Verzahnung mit
den anderen Themenfeldern des ZAE Bayern steht
eine Expertise zur Verfügung, die besondere Synergien
sowohl im Bereich der Grundlagenforschung
als auch der angewandten Energieforschung ermöglicht.
Abb. 1: Keramische Wärmedämmschicht auf einer Turbinenschaufel.
Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades von
Flugzeug­ und stationären Gasturbinen sind grundlegende
Materialentwicklungen zur Optimierung der thermischen und
infrarot­optischen Eigenschaften der Wärmedämmschichten
erforderlich. (Copyright DLR)
Fig. 1: Ceramic thermal barrier coating (TBC) on a turbine blade.
For further elevation of the efficiency of airplane and stationary
gas turbines, basic material developments for the optimization
of the thermal and infrared-optical properties of thermal
barrier coatings are necessary. (Copyright DLR)
The activities in research and development at ZAE
Bayern, in the field of thermophsics and thermosensorics,
lead to a better physical understanding and reliable
characterization of thermophysical properties of
new materials and materials, which are relevant for
power engineering.
The emphases of the topic are in the description and
analyses of complex heat transfer processes in heterogeneous
systems (Thermal Analysis), in modelling
and characterization of heat transfer via thermal
radiation (Applied IR Metrology), as well as in the
qualitative and quantitative determination of thermal
processes and charting them (Thermosensorics).
Essential element of all areas is the development of
innovative measuring techniques, like e.g. imaging
analysis technique. These allow a reliable characterization
during particular conditions (e.g. temperature
and pressure) as well for new types of material and
material systems.
Through the competence of the working groups active
on this field and the close integration with the
other fields of ZAE Bayern, know-how is available
which allows special synergies in the sector of basic
research as well as in the applied energy research.
Abb. 2: Vom ZAE Bayern in Kooperation mit der Firma Netzsch
Gerätebau entwickelte Plattenapparatur zur hochgenauen Bestimmung
thermischer Kenngrößen. Mit der GHP 456 Titan®
können Messungen in einem extrem breiten Temperatur­ und
Druckbereich durchgeführt werden. (Copyright ZAE Bayern)
Fig.2: Guarded hot plate apparatus for highly accurate determination
of thermal parameters which was developed at ZAE
Bayern in cooperation with Netzsch Gerätebau. With the GHP
456 Titan® measurements can be carried out in an extremely
broad temperature and pressure range. (Copyright ZAE Bayern)

Abb. 3: Thermographieaufnahme einer spektral­selektiven Beschichtung
(links) mit hoher Wärmereflexion im Vergleich zu
einem unbeschichteten Substrat (rechts) mit deutlich geringerer
Wärmereflexion. Transparent leitfähige, umgebungsstabile,
Schichten als funktionale Oberflächen nicht nur auf Glas,
sondern auch auf Polymeren und flexiblen Substraten rücken
zunehmend in der Fokus der Forschung. (Copyright ZAE Bayern)
Fig. 3: Thermogram of a spectrally selective coating (left) with
high heat reflection compared to an uncoated substrate (right)
with significantly lower heat reflection. Transparent conducting,
ambient-stable coatings as functional surfaces, not only
on glass, but on polymers and flexible substrates as well, are increasingly
in the focus of research. (Copyright ZAE Bayern)
Abb. 4: Herschel­Weltraumteleskop zur Erfassung des fernen
Infrarotspektrums von 57 µm bis 670 µm. Im Vergleich zu früheren
Infrarotweltraumteleskopen wird das Herschel­Weltraumteleskop
nicht mehr vollständig mit flüssigem Helium
gekühlt, was erhöhte Anforderungen an das thermische Management
sowie die verwendeten Materialien und Oberflächen
stellt. (Copyright EADS Astrium)
Fig. 4: Herschel space telescope for the detection of the far infrared
spectrum of 57 µm to 670 µm. Compared to earlier infrared
space telescopes, the Herschel space telescope is not
completely cooled with liquid helium. This places increased demands
on the thermal management as well as the applied materials
and surfaces. (Copyright EADS Astrium)
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
51

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
52
02.07
|
Forschungsthema systemtechnische Modellierung
Field of Research: “systems Modelling”
Die systemtechnische Modellierung und Analyse
von physikalischen Prozessen, energietechnischen
Komponenten bis hin zu komplexen Energiesystemen
ist ein zentraler Schwerpunkt der Arbeiten im
ZAE Bayern, da in weiten Teilen der Wissenschaft
die numerische Simulation an die Stelle der theoretisch,
analytischen Betrachtungen getreten ist.
Das ZAE Bayern ist in der Lage, das in den Kernthemen
– Photovoltaik, Energiespeicherung und Energieoptimierte
Gebäude – in seiner ganzen Breite
vorhandene Know-how in seine systemtechnischen
Modellierungen einfließen zu lassen. Dadurch können
Potentiale für innovative Ansätze vorhergesagt
und eine technische und ökonomische Machbarkeit
untersucht werden. Simulationen stützen sich in
konkreten Projekten auf eine Vielzahl von kommerziellen
Softwareprodukten (wie z.B. CFD, TRNSYS,
MATLAB/Simulink) und werden durch eigenentwickelte
Algorithmen bzw. angepasste Simulationsmodule
ergänzt. Mit diesen Werkzeugen werden ein
vertieftes Systemverständnis und ein optimales Zusammenwirken
von Material-, Komponenten- und
Systementwicklung erreicht. Zusätzlich wird numerische
Simulation zur Optimierung von Betriebsweisen
und Einzelprozessen eingesetzt.
Durch die experimentelle Expertise in den verschiedenen
Bereichen können die am ZAE Bayern entwickelten
Programme validiert und letztendlich
optimiert werden. Das Zusammenspiel von Grundlagenwissen,
Kenntnis der tatsächlichen Anwendungsgebiete,
experimenteller Erfahrung und den
Möglichkeiten der systemtechnischen Modellierung
in einem Institut bietet entscheidende Vorteile
bei der Entwicklung und Kommerzialisierung neuer
Energietechnologien.
Since in science numerical simulation has become an
alternative to theoretical and analytical observations,
systems modelling and analyses of physical processes,
energetically engineered components and complex
energy systems are in the central focus of ZAE
Bayern activities.
ZAE Bayern is able to apply all in its full range available
know-how from the core topics photovoltaics, energy
storage and energy optimized buildings, into systems
modelling. Thus potentials for innovative approaches
can be predicted and the technical and economical
feasibility can be analyzed. In specific projects simulations
are based on a number of commercial software
products (like e.g. CFD, TRNSYS, MATLAB/Simulink)
and are completed by algorithms developed by ZAE
Bayern or by adjusted simulation tools. With these
tools a deepened understanding of the system and
an optimal interaction between material, component
and system development is reached. Additionally
a numerical simulation is applied to optimize operations
and individual processes.
Because of the experimental expertise in the different
areas, the programs developed at ZAE Bayern can
be validated and eventually optimized. The interaction
between basic knowledge, knowledge of the actual
field of application, experimental experience and
the possibilities of systems modelling in one institute
offers decisive advantages when developing and commercializing
new energy technologies.

Abb. 1: Simulation der solarthermischen Anlage am Ackermann­Bogen,
München
Seasonal Storage
Absorption Heat Pump
Solar Heating Plant
Backup System
Abb. 2: Hydraulikschema der TRNSYS­Systemsimulation zur
Solaren Nahwärme am Ackermann­Bogen (SNAB), München
Fig. 1: Simulation of the solar thermal installation at Ackermannbogen,
Munich
Hot Water District Heating Solar Energy
Distribution Network
Collector Network
Collector Field
Heat
Transfer
Station
Fig. 2: Hydraulic diagram of the TRNSYS system simulation for
solar local heating at Ackermannbogen, Munich
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
53

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
54

03
|
Wissenschaftliche ergebnisse
scientific Results
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
55

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
56
03.00
|
Wissenschaftliche ergebnisse
scientific Results
Trotz der enormen Wichtigkeit Drittmitteln einzuwerben,
die übrigens bei den öffentlichen Förderinsitutionen
ausschließlich im Begutachtungsverfahren
vergeben werden und damit gleichfalls
ein Ausdruck von Forschungskreativität und -qualität
sind, bewertet man den gegenwärtigen Leistungsstand
eines Forschungsinstituts dennoch öfter
am Erfolg der Publikationen in internationalen
Topfachzeitschriften. Das ZAE Bayern sieht die Relevanz,
in ausreichendem Umfang wissenschaftliche
Erkenntnisse zu publizieren. Publikationen in
begutachteten Fachzeitschriften, Dissertationen
sowie erzielte Schutzrechte sind deshalb wichtige
Grundlagen einer nachhaltigen Qualitätssicherung.
In diesem Kapitel finden Sie nun eine Übersicht der
Forschungsaktivitäten unseres Instituts anhand
ausgewählter wissenschaftlicher Beiträge aus dem
Jahr 2010. Die Artikel folgen den vier thematischen
Schwerpunkten des Instituts: Photovoltaik, Energiespeicher,
Energieoptimierte Gebäude, Energieeffiziente
Prozesse sowie den drei Querschnittsthemen
Nanomaterialien, Thermophysik und -sensorik und
Systemtechnische Modellierung.
Es handelt sich um repräsentative, allgemeinverständliche
Forschungsberichte - also ausgewählte
Highlights aus dem ZAE-Forschungsportfolio.
Eine vollständige Liste der Publikationen in referierten
Zeitschriften, der wissenschaftlichen Beiträge
zu nationalen und internationalen Tagungen sowie
sonstiger öffentlicher Darstellung der Forschungsleistungen
des ZAE Bayerns ist am Ende dieses Jahresberichts
für Sie zusammengestellt.
In spite of the great importance of acquiring thirdparty
funds, more often than not the present proficiency
level of a research institute is judged according
to the success of its publications in international
leading journals. Third-party funds are exclusively assigned
by public funding institutions in assessment
processes and are therefore a manifestation of the
creativity and quality of the performed research.
ZAE Bayern recognizes the importance of publishing
scientific findings on a sufficiently large scale. Publications
in peer-reviewed journals, dissertations as well
as obtained intellectual property rights are therefore
an important basis for a long-term quality control.
The following chapter comprises an overview of the
research carried out at our institute on the basis of
selected scientific articles from 2010. The articles focus
on the institutes four issues: photovoltaics, energy
storage, energy optimized buildings, energy efficient
processes and the three cross-sectional issues
nanomaterials, thermophysics and thermosensorics
and systems modeling.
The articles are representative, generally understandable
research reports – selected highlights from the
ZAE Bayern research portfolio.
A full list of publications in peer-reviewed journals,
presentations at national and international congresses
as well as miscellaneous publications about ZAE
Bayern’s research is compiled at the end of this annual
report.

Flue Gas
LiBr solution
2-phase flow
Nucleate/
convective
boiling
Subcooled
boiling
1-phase flow
Pre-heating
cooling water
concentrated solution
diluted solution
heat exchanger
1 µm
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
work function [W/eV]
absorber p-type like metal oxides
0
active layer m
steam
low S , high S high S , high S high S , low S ext mic ext mic
ext mic
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
57
°C
-6,0
-7,0
-8,0
-9,0
-10,0
-11,0
-12,0
-13,0
-14,0
PEDOT V 2 O 5 WO 3 MoO 3 P3HT PCBM T

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. thomas kunz
Leiter Technikum Alzenau,
Siliziumphotovoltaik
Head Laboratory Alzenau, Silicon
Photovoltaics
Abteilung | Division
Thermosensorik und Photovoltaik
Thermosensorics and Photovoltaics
Forschungsfeld | Field of Research
Photovoltaik
Photovoltaics
S+49 6023/320 94 60
Ukunz@zae.uni-erlangen.de
Fördermittelgeber | Funding
Bundesministerium für Umwelt,
Naturschutz und Reaktorsicherheit
(FKZ 0325031B)
Kooperationspartner | Partners
Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
58
a)
10 µm
03.01
|
twin grain boundaries
charakterisierung kristalliner
si-Dünnschichtsolarzellen mit Mikro-Raman
characterization of crystalline silicon thin Film solar cells with Micro Raman
Dünne kristalline Siliziumfilme haben für die Herstellung
von Solarzellen potentielle Kostenvorteile
gegenüber den zurzeit überwiegend verbreiteten
Solarzellen aus Si-Wafern. So werden aufwändige
Prozessschritte, wie z.B. das Züchten von massiven
Si-Kristallen und das Sägen von Wafern, vermieden.
Aufgrund der Ähnlichkeit des Materials liegt das Potential
des Wirkungsgrads in einem vergleichbaren
Bereich.
Am ZAE Bayern werden, im Rahmen des vom Bundesumweltministerium
(BMU) geförderten Projekts
HELIOS, kristalline Silizium Dünnschichtsolarzellen
auf kostengünstigen Keramiksubstraten
entwickelt. Eine wichtige Bedeutung zur Verbesserung
des Wirkungsgrades kommt dabei der Untersuchung
von elektrisch wirksamen Kristalldefekten
wie z.B. Korngrenzen oder Versetzungen zu. Eine
neuere Methode zur zerstörungsfreien Charakterisierung
ist Mikro-Ramanspektroskopie, bei der mit
einer Ortsauflösung von ca.1 bis 2 µm Ramanspektren
aufgenommen werden.
b)
Line scan Line scan
silicium
Si/SiC
SiC-substrate
10 µm
Abb. 1: Mikro­Ramanmapping (d.h. ortsaufgelöste Abbildung
der beim Fitten der Ramanspektren erhaltenen Parameter)
an einem Querschliff einer kristallinen Si­Dünnschichtzelle.
Entlang der weißen Pfeile ist in Abb. 2 ein Linienscan dargestellt.
a) Die Raman­Peakfläche zeigt die Kornstruktur des Siliziums.
b) Ortsaufgelöste Abbildung der Raman­Peakverschiebung
zeigt Verspannungen im Si­Kristallgitter nahe der Si/
SiC­Grenzfläche.
Fig. 1: Micro Raman mapping (spatially resolved images of the
parameters obtained by fitting the Raman spectra) on a cross
section of a crystalline silicon thin film cell. A line scan is shown
along the white arrows in Fig. 2. a) The Raman peak area shows
the grain structure of the silicon. b) A spatially resolved image
of the Raman peak-shift shows stress in the silicon crystalline
lattice close to the Si/SiC-interface.
Thin crystalline silicon films have potential cost benefits
in the production of solar cells, compared to the
currently popular solar cells made of Si wafer. Thus,
complex process steps like growing massive silicon
crystals and sawing wafers can be avoided. Due to
similarity of both materials, the potential of the effectiveness
lies in a comparable range.
At ZAE Bayern within the frame work of the HELIOS
project (funded by the Federal Environment Ministry,
BMU), crystalline silicon thin film solar cells are developed
on low cost ceramic substrates. The examination
of electrically effective crystal defects like e. g. grain
boundaries or dislocations is important to improve
the efficiency. Micro Raman spectroscopy is a recent
method of non-destructive characterization. Hereby,
Raman spectra with a spatial resolution of about 1 to
2 µm are recorded.
For Raman measurements, cross sections of previously
produced crystalline silicon thin film solar cells
(layer structure and cell processes see [1]) were prepared
and then respectively a Raman spectrum was
scanned on a raster of 240 x 270 points of measurement.
In the range of silicon the spectra show a single Raman
peak at about 520 cm-1, which belongs to the triply
degenerated optical phonons in the center of the
Brillouin zone. Spectra were each fitted with a Breit-
Wigner distribution. Comparative spatially resolved
images of the fit parameters peak area (a) and peak
shift (b) at the same area of the cross section are illustrated
in Fig. 1 (also see [2]).
wave number k [cm -1 ]
523.5
523.0
522.5
522.0
521.5
521.0
SiC/Si
Si surface
0 10 20 30 40 50 60 70
position [µm]
Abb. 2: Mikro­Raman Linienscan (vgl. weiße Pfeile in Abb. 1)
zeigt eine starke Peakverschiebung an der Si/SiC Grenzfläche,
die einer kompressiblen Spannung von bis zu 625 MPa entspricht.
Fig. 2: Micro Raman line scan (cf. white arrows in Fig. 1) displays
a strong peak shift at the Si/SiC interface, which corresponds to
a compressible strain of up to 625 MPa.

Zur Ramanmessung wurden Querschliffe an zuvor
hergestellten kristallinen Si-Dünnschichtsolarzellen
(Schichtaufbau und Zellprozesse siehe [1])
angefertigt und auf einem Raster von 240 x 270
Messpunkten dann jeweils ein Ramanspektrum
aufgenommen. Im Bereich des Siliziums zeigen die
Spektren einen einzelnen Ramanpeak bei ca. 520
cm-1, der dem dreifach entarteten optischen Phonon
im Zentrum der Brillouinzone zuzuordnen ist.
Die Spektren wurden jeweils mit einer Breit-Wigner
Kurve gefittet. Vergleichende ortsaufgelöste
Abbildungen der Fitparameter Peakfläche (a) und
Peakverschiebung (b) an derselben Stelle des Querschliffs
sind in Abb. 1 dargestellt (siehe auch [2]).
Die Peakfläche variiert mit der Kristallorientierung,
entsprechend zeigt das Mapping in Abb. 1a die Kornstruktur
der Si-Schicht. Durch die Untersuchungen
wurden relativ große Kristallkörner im mm-Bereich
gefunden, die, wie in der Abbildung gezeigt, einzelne
Mikrozwillinge enthalten. Die Peakverschiebung
(Abb. 1b) variiert im Bereich der Korngrenzen kaum.
Dagegen erfolgt an der Si/SiC-Grenzfläche eine starke
Peakverschiebung, die bis zu 2,5 cm-1 beträgt; ein
entsprechendes Tiefenprofil der Peakposition ist in
Abb. 2 aufgetragen. Diese Peakverschiebung entspricht
einer kompressiblen Verspannung von ca.
625 MPa des Siliziumkristallgitters. Ursachen der
Verspannung könnten in den unterschiedlichen
Temperaturausdehnungskoeffizienten des Siliziums
und des SiC liegen. Geht man davon aus, dass
die Schichten bei der Prozesstemperatur zunächst
weitgehend spannungsfrei hergestellt werden, so
erfolgt die Verspannung bei der Abkühlung des Systems
infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten.
Die Verspannungen können wiederum
Ursache für Versetzungen sein, die sich direkt
auf die elektrischen Eigenschaften auswirken.
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] T. Kunz, V. Gazuz, N. Gawehns, I. Burkert, M.T. Hessmann, R. Auer, Optical
Characterization of Crystalline Silicon Thin-Film Solar Cells on Foreign Substrates,
in Proc. 24. European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition,
24th Euro. PVSEC, Hamburg, 21.–25.09.2009, 2553-2556.
[2] T. Kunz, M.T. Hessmann, B. Meidel, C.J. Brabec, J. Crystal Growth, 314
(2010) 53-57
The peak area varies with the orientation of the crystal;
accordingly the mapping in Fig. 1a shows the grain
structure of the silicon layer. The investigations found
relatively large crystal grains in the mm-range, which
contain individual micro twins, as the figure shows.
The peak shift (Fig. 1b) hardly varies in the range of the
grain boundaries. However, at the Si/SiC interface a
strong peak shift of up to 2.5 cm-1 takes place; a corresponding
depth profile of the peak position is plotted
in Fig. 2. This peak shift matches a compressible
strain of approximately 625 MPa of the silicon crystalline
lattice. Reasons for the strain could be in the varying
thermal expansion coefficients of the silicon and
the SiC. If it is assumed that the layers are produced
initially without tension at process temperature, the
stress occurs during cooling of the system due to the
different thermal expansion coefficients. The strains
could in turn be the reason for dislocations, which directly
affect the electrical properties.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
T. Kunz
59

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dipl.-phys. ulrich hoyer
Gruppenleiter, PV-Module
Group Manager, PV Modules
Abteilung | Division
Thermosensorik und Photovoltaik
Thermosensorics and Photovoltaics
Forschungsfeld | Field of Research
Photovoltaik
Photovoltaics
S+49 9131/691 -295
Uhoyer@zae.uni-erlangen.de
60
03.02
|
Aufbau eines pV-Modul prüflabors
construction of a pV Module testing laboratory
Der Aufbau eines Experten-Prüflabors für Photovoltaik
(PV)-Module schreitet weiter voran. Seit Anfang
des Jahres betreibt das ZAE Bayern einen Sonnensimulator,
sowie einen Außenmessstand für PV-Module.
Dadurch wird dem wachsenden Bedarf nach
Qualitätskontrolle in der Photovoltaik Rechnung
getragen, der durch die rapide steigende Anzahl an
Modulherstellern und installierten Photovoltaik-
Generatoren in Deutschland entstanden ist.
Folgende Messmethoden wurden implementiert
und stehen nun zur Charakterisierung von PV-Modulen
zur Verfügung:
Kennlinienmessung am gepulsten
Sonnensimulator (Abb. 1)
Um eine vergleichbare Messung der Modulleistung
zu erhalten, müssen alle Elemente der Messung auf
internationale Standards rückführbar sein (z.B. DIN
EN IEC 60904-1). Dies beinhaltet in erster Linie die
Kalibration der Strom- und Spannungsmesseinrichtungen,
sowie eine entsprechende Referenzzelle.
Das Prüflabor verfügt über eine am NREL-Standard
(National Renewable Energy Laboratory) kalibrierte
sekundäre Referenzzelle aus kristallinem Silizium,
mit der die Einstrahlung auf etwa 1% Genauigkeit
gemessen werden kann.
Abb. 1: Gepulster Sonnensimulator zur Messung von Solarmodulen
bis zu 137 × 200 cm² Größe.
Fig. 1: Pulsed sun simulator for measuring solar modules up to
a size of 137 × 200 cm².
Bildgebende Verfahren zur Defektanalyse
Die Kennlinienmessungen (Abb. 2) erlauben die Feststellung
und die Quantifizierung von Schwachstellen
im Modul. Für eine genaue Lokalisierung dieser
Defekte stehen im Modulprüflabor bildgebende
Analyseverfahren zur Verfügung. Sie basieren auf
(i) der Analyse der Wärmeausbreitung im Solarmodul
(Thermographie) oder auf (ii) der Analyse der Rekombinationsstrahlung
von Elektron-Loch-Paaren
(Elektrolumineszenz).
The construction of an expert testing laboratory for
photovoltaic (PV) modules is in progress. Since the
beginning of the year ZAE Bayern is operating a solar
simulator and an outdoor testing facility for PV modules.
Increasing demands for quality control in photovoltaics,
which arose by the rapidly increasing numbers
of module producers and installed photovoltaic
generators in Germany, are hereby satisfied.
The following measurement methods were implemented
and are now available for characterization of
PV modules:
measurement of the I-V Characteristic on a Pulsed
Sun Simulator (Fig. 1)
In order to have a comparable measurement of the
module performance, all elements of a measurement
need to be traceable to international standards
(e. g. DIN EN IEC 60904-1). This primarily includes
calibrating the testing equipment for electric current
and voltage, as well as an adequate reference
cell. The testing lab disposes of a derivative reference
cell which was calibrated according to NREL standard
(National Renewable Energy Laboratory). It is made of
crystalline silicon and allows to measure the irradiation
with about 1% accuracy.
Imaging Procedures for the Defekt Analysis
The measurements of the characteristic curves (Fig. 2)
allow the observation and the quantification of flaws
in the module. For an accurate localization of these
defects, image giving analysis techniques are available
in the module testing laboratory. These are based
on (i) the analysis of the heat propagation in the solar
module (thermography) or on (ii) the analyses of the
recombination radiation of electron-hole pairs (electroluminescence).
Thermography under current is especially suitable to
make shunts – diminished parallel resistances – visible.
They become visible in a thermal image in reverse-biased
or at low voltage in forward direction.
Therefore, at ZAE Bayern a thermal imaging camera,
which is active at a wave length from 2 to 4 µm, is
used. Besides an improved thermal resolution in comparison
to a bolometer camera, it offers the possibility
to detect heat radiation through the glass directly
from the semiconductor.
The electroluminescence image allows the recognition
of micro crack, cell ruptures, crystal defects and faulty
grid fingers (grid fingers derive the produced electric
current from the solar cell surface). It complements
the thermography method with which shunts can
be clearly identified. The recombination mechanism
from electron-hole pairs where a photon is emitted is
called electroluminescence.
The emitted light lies in the near-infrared range for
materials applied in photovoltaics. The electroluminescence
signal consists of one part which is deter-

Die Thermographie unter Bestromung ist besonders
geeignet, um Shunts, also verringerte Parallelwiderstände,
sichtbar zu machen. Sie werden in Sperrrichtung
oder bei niedriger Spannung in Vorwärtsrichtung
im Wärmebild sichtbar. Am ZAE Bayern wird
dafür eine Wärmebildkamera verwendet, die bei einer
Wellenlänge von 2 bis 4 µm aktiv ist. Neben einer
besseren thermischen Auflösung im Vergleich
zu einer Bolometerkamera bietet sich auch die Möglichkeit,
Wärmestrahlung durch das Glas hindurch
direkt vom Halbleiter zu detektieren.
Die Elektrolumineszenzaufnahme erlaubt das Erkennen
von Mikrorissen, Zellbrüchen, Kristalldefekten
und Gridfingerdefekten (Gridfinger leiten den erzeugten
Strom von der Solarzellenoberfläche ab).
Sie ergänzt das Thermographieverfahren, mit dem
Shunts eindeutig identifizierbar sind. Als Elektrolumineszenz
wird der Rekombinationsmechanismus
von Elektron-Loch-Paaren bezeichnet, bei dem
ein Photon ausgesendet wird. Das abgegebene Licht
liegt bei den in der Photovoltaik verwendeten Materialien
im nah-infraroten Bereich. Das Elektrolumineszenzsignal
besteht aus einem Anteil, der durch
die Ladungsträgerlebensdauer bestimmt wird, sowie
dem Anteil der lokal an der Diode anliegenden
Spannung.
Die Charakterisierung mittels Elektrolumineszenz
und Thermographie wurden vom ZAE Bayern sowohl
auf kristalline Silizium- Module, als auch auf
fast alle Dünnschichttechnologien erfolgreich angewendet.
FREILANDMESSEINRICHTUNGEN
Um die Betriebsbedingungen möglichst realistisch
nachzustellen, betreibt das Modulprüflabor
eine Freilandversuchsanlage in Zusammenarbeit
mit dem Institut für Materialien der Elektronik
und Energietechnik auf dem Dach der benachbarten
Friedrich-Alexander-Universität. Kontinuierlich
werden hier Wetter- und Einstrahlungsdaten erfasst
und aufgezeichnet. Die Messung der Einstrahlung
erfolgt hierbei über ein Pyranometer der Klasse
1.
Weitere Prüfverfahren sind zurzeit im Aufbau begriffen.
Die Akkreditierung des Labors wird zusammen
mit Mitarbeitern der Arbeitsgemeinschaft
Know-How-Transfer e.V. (Erlangen) vorbereitet.
mined by the carrier lifetime as well as the part of the
local voltage of the diode.
The characterization using electroluminescence and
thermography were applied successfully from ZAE
Bayern, on crystalline silicon modules, as well as on
almost all thin-film technologies.
Abb. 2: Ein Photovoltaik­Modul aus polykristallinen Solarzellen
wird zur Messung der Hellkennlinie auf den Sonnensimulator
aufgelegt.
Fig. 2: A photovoltaic module made of polycrystalline solar cells
is laid on the sun simulator for measurement of the light characteristic
curve.
OUtDOOR mEASURInG SItE
To have a realistic simulation of operating conditions,
the module testing laboratory runs a testing field in
cooperation with the Institute „Materials for Electronics
and Energy Technology” on the roof of the adjacent
Friedrich-Alexander-University. Here, weather
and irradiation data are recorded continually. Measurements
of the irradiation are effected by a class 1
pyranometer.
Further testing procedures are currently under construction.
Accreditation of the laboratory is prepared
together with associates of the joint venture Know-
How-Transfer e.V. (Erlangen).
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
U. Hoyer
61

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
prof. Dr. Jens pflaum
Gruppenleiter, Organische PV und
Elektronik
Group Manager, Organic PV and
Electronics
Abteilung | Division
Funktionsmaterialien der
Energietechnik
Functional Materials for Energy
Technology
Forschungsfeld | Field of Research
Photovoltaik
Photovoltaics
S+49 931/31 83118
Upflaum@zae.uni-wuerzburg.de
Fördermittelgeber | Funding
Bundesministerium für Bildung
und Forschung (FKZ 03SF0356B)
Kooperationspartner | Partners
Universität Stuttgart
Julius-Maximilians-Universität
Würzburg
62
03.03
|
Molekulare und polymere Materialien in der
energieforschung
Molecular and polymeric Materials in energy Research
Der Einsatz organischer Materialien in der Energieforschung
eröffnet vielfältige Möglichkeiten die aktiven
opto-elektronischen Schichten den jeweiligen
Anforderungen anzupassen. So können die Löslichkeit
der Materialien oder deren energetische Niveaus
gezielt eingestellt werden, ohne dabei z.B. die
optischen Eigenschaften zu verändern. Dem Einsatz
polymerer und molekularer Funktionsmaterialien
in der Photovoltaik widmet sich ein zentraler
Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten am ZAE
Bayern.
Ein entscheidender Schritt bei der Erzeugung freier,
für eine technische Anwendung nutzbarer Ladungsträger,
ist die Diffusion und anschließende Dissoziation
der photo-generierten Elektron-Loch-Paare
(Exzitonen). Bulk-Heterojunction (BHJ) Zellen, die
meist auf der Basis polymerer Werkstoffe realisiert
werden, liegt das Prinzip zugrunde, dass die erzeugten
Exzitonen minimale Wege bis zur trennenden
Donor-Akzeptor-Grenzfläche zurücklegen müssen.
Infolge der starken Durchmischung auf der Nanometerskala
wird eine maximale Zahl von Exzitonen
dissoziiert und dadurch eine maximale Anzahl an
freien Ladungsträgern generiert. Allerdings bedingt
der hohe Durchmischungsgrad zahlreiche Verlust-
Acceptor
Anode
(i)
+ -
(ii)
Donor
Cathode
(iii)
+
-
Abb. 1: Schematischer Aufbau einer BHJ Zelle und der fundamentalen
Prozesse zur Ladungserzeugung (links). Die Kombination
unterschiedlicher Modellansätze zur Exzitonendissoziation
(Onsager­Braun) und zur Ladungsträgerextraktion
(Sokel­Hughes) ermöglicht die korrekte Beschreibung des experimentell
beobachteten Bauteilverhaltens (rechts).
(iv)
+
-
(v)
(vi)
The application of organic materials in energy research
offers ample possibilities to adjust the individual
properties of the active opto-electronic layers to
the respective requirements. For instance, the solubility
of a given compound as well as the energy levels
can be modified chemically without changing e.g. its
optical properties. A main focus of the research activities
at the ZAE Bayern addresses application of polymeric
and molecular functional materials in photovoltaic
thin film devices.
A decisive step upon the generation of free charge carriers
that can be used in power application is the diffusion
and the subsequent dissociation of the photogenerated
electron-hole pairs (excitons). In the case of
bulk-heterojunction (BHJ) cells, which are commonly
composed of polymeric materials, photo-generated
excitons have to travel only short distances to reach
the dissociating donor-acceptor interface. Due to the
optimized mixing of the polymeric components on
the nanoscale, a maximum amount of excitons can
be dissociated and, therefore, a large number of free
charge carriers is generated at the structural domain
boundaries. However, the strong intermixing within
the polymer blends promotes highly efficient loss
mechanisms, such as molecular recombination pro-
IJ Ph - J Ph (V POS )I [mA/cm 2 ]
5
4
3
2
1
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0.01 0.1 1 10
exp. data, reverse direction
exp. data, forward direction
IV - V I [V] POS
P Braun (E) ∙ Sokel-Hughes (V)
P Braun (E)
Sokel-Hughes (V)
P Braun (E)
Fig. 1: BHJ cell concept and fundamental processes leading to
charge generation (left). The combination of various models
describing exciton dissociation (Onsager-Braun) and chargecarrier
extraction (Sokel-Hughes) provides a comprehensive description
of the device characteristics (right).
1
9
8
7
6
5
4
3

µ-PL Intensity (arb. units)
free (001) surface
70 µm
60 µm
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3
Energy (eV)
800 750 700 650 600 550
Wavelength (nm)
Abb. 2: Photolumineszenz (PL) Spektrum eines Rubren­Einkristalls
als Funktion der Strukturgrößen auf der Oberfläche
(s. Mikroskopieaufnahmen oben). Die auftretenden PL Peaks
erlauben die Unterscheidung zwischen den lokalisierten und
delokalisierten optischen Anregungen (Exzitonen).
mechanismen, z.B. infolge molekularer Rekombinationsprozesse.
Aus diesem Grunde ist die korrekte
Simulation der beteiligten Prozesse essentiell, um
das makroskopische Bauteilverhalten vollständig
zu beschreiben (Abb. 1) und dadurch die Optimierung
derartiger BHJ-Strukturen zu gewährleisten [1].
Planare Heterojunction (PHJ) Zellen verfolgen einen
konzeptionell anderen Zugang. In diesen Architekturen
wird eine kleine Grenzfläche zwischen den
Donor- und Akzeptor-Schichten und damit eine geringere
Anzahl freier Ladungsträger in Kauf genommen.
Dieser Nachteil wird durch eine Reduzierung
der auftretenden Verluste während der Transportprozesse,
sowie durch die Minimierung der Grenzflächenrekombination
wieder kompensiert. In
molekularen PHJ Zellen wird dazu eine langreichweitige
Ordnung infolge der Packungsenergie stabilisiert.
Für ausgewählte Materialien gelingt es im
Idealfall die strukturelle Kohärenzlänge der Stapelschichten
auf die relevanten Längenskalen der optischen
Absorption und der Exzitonendiffusion
auszudehnen. Neben sehr guten Transporteigenschaften
weisen diese einkristallinen Anordnungen
neue intrinsische Effekte auf. So konnten an Rubren-Einkristallen
lokalisierte optische Anregungen
von delokalisierten unterschieden (Abb. 2) und damit
das fundamentale Verständnis der elementaren,
photo-physikalischen Prozesse in organischen
Halbleitern erweitert werden [2].
-
+
E free
Fig. 2: Photoluminescence (PL) spectra of a rubrene single-
crystal as a function of the spatial extension of the surface
structures (see optical microscope images above).
The PL intensity distribution enables the distinction between localized
and delocalized optical excitations (excitons).
cesses of various orders. For this reason, a comprehensive
modeling of the contributing microscopic
processes is essential in order to deduce the macroscopic
device behavior (Fig. 1) and thus to optimize the
respective BHJ structures [1].
Alternatively to BHJ cells, planar heterojunction (PHJ)
devices pursue a conceptually different approach. In
these structures a minimum interface area between
donor- and acceptor-layers is tolerated and thus a
smaller amount of free charge carriers. However, this
disadvantage is compensated by the strong reduction
of loss processes occurring during transport to
the electrodes or by recombination at the dissociating
interface. In molecular PHJ devices long range
crystalline order is stabilized by the packing energy
of the molecular entities. In case of optimized stacking,
the structural coherence can achieve values comparable
to the optical absorption or the exciton diffusion
lengths. Besides exceptional transport properties,
these single-crystal structures offer new features related
to the intrinsic opto-electronic material behaviour.
For rubrene single crystals it was possible to discriminate
localized and delocalized optical excitations
(Fig. 2) and thereby, to deepen the fundamental understanding
of the elementary, photo-physical processes
in organic semiconductors [2].
LItERAtUR | REFEREnCES
E free > E ST
[1] C. Deibel, V. Dyakonov, Rep. Prog. Phys. 73 (2010) 96401
[2] R.J. Stöhr, G.J. Beirne, P. Michler, R. Scholz, J. Wrachtrup, J. Pflaum, Appl.
Phys. Lett. 96 (2010) 231902
-
+
E ST
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
J. Pflaum
63

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dipl.-Phys. Holger Fink
Elektrochemische Wandlung und
Speicherung
Electrochemical Storage and
Conversion
Abteilung | Division
Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
Technology for Energy Systems and
Renewable Energy
Forschungsfeld | Field of Research
Energiespeicher
Energy Storage
S+49 89/32 94 42 -86
Ufink@muc.zae-bayern.de
Fördermittelgeber | Funding
Eigenforschung
Kooperationspartner | Partners
TU München
64
03.04
|
Redoxflussbatterien – schlüsseltechnologie zur
netzintegration erneuerbarer energien
Redox Flow Batteries – a key technology for integration of Renewable
energies into the power grid
Die Fluktuationen bei der Stromerzeugung mit Erneuerbaren
Energien stellen eine enorme Herausforderung
an das heutige Netzmanagement dar.
Um diese Schwankungen bei einem immer größer
werdenden Anteil von Wind- und Sonnenenergie
im deutschen Strommix ausgleichen zu können, ist
ein Ausbau von Speicherkapazitäten unbedingt erforderlich.
Eine Schlüsseltechnologie für derartige Speicher
sind Redoxflussbatterien. Als stationäre Speicher
können sie beispielsweise in Form dezentraler
Batteriekraftwerke die Netzintegration Erneuerbarer
Energien deutlich verbessern. Andere
Speichertechnologien, z.B. Pump- oder Druckluftspeicherkraftwerke,
benötigen selektive geologische
Bedingungen oder besitzen einen noch zu
geringen Wirkungsgrad. Alternative Batterietechnologien,
wie beispielsweise Bleisäure oder Lithium-Ionen,
leiden an begrenzter Zyklenzahl und Sicherheitsrisiken.
Redoxflussbatterien haben das
Abb. 1: Redoxflussbatterie (als Voll­Vanadium System); Testzelle
und Tankflaschen.
Fluctuations in power generation with renewable energies
represent an enormous challenge to the present
grid management. In order to compensate these
fluctuations, while the fraction of wind and solar
power is increasing constantly in the German electricity
generation, an extension of storage capacities
is essential.
Redox flow batteries are a key technology for such
storages. Applied as a stationary storage, e. g. as local
battery power stations, they can considerably
improve the grid integration of renewable energies.
Other storage technologies like pumped hydro or
compressed air storage power stations require either
certain geological conditions or their efficiency is still
too low. Alternative battery technologies which apply
e.g. lead-acid or lithium ions, suffer from a limited
cycle life and safety risks. Due to their high efficiency
and high cycle life, redox flow batteries have the potential
to be established as a profitable storage technology.
Fig. 1: Redox flow battery (as full vanadium system); test cell
and fuel bottles.

Potential sich aufgrund ihrer hohen Effizienz und
hoher Zyklenzahl als wirtschaftliche Speichertechnologie
zu etablieren.
Am ZAE Bayern wurde eine solche Redoxflussbatterie
im Labormaßstab realisiert. Mit dieser Zelle
(Abb. 1) können jetzt einzelne Batteriekomponenten,
z.B. Elektrolytlösung, Membran, Elektroden etc.,
getestet und neuartige Materialien untersucht werden.
Dabei wird eine Optimierung der wesentlichen
Parameter, also Energie- und Leistungsdichte, Speichereffizienz
und letztlich der Speicherkosten, angestrebt.
In Redoxflussbatterien wird das Speichermedium in
Form zweier Flüssigkeiten aus externen Tanks (Speicher)
durch eine elektrochemische Zelle (Wandler)
gepumpt, wo eine reversible Lade-/Entlade-Reaktion
stattfindet (Abb. 2). Dieses Speicherkonzept bietet
zwei wesentliche Vorteile: Das System kann
durch die Trennung von Speicher und Wandler beliebig
skaliert werden. Durch das Wegfallen einer
festen Phase finden keine Abscheidungsreaktion
und keine damit verbundene Alterung der Batterie
statt.
Ziel der laufenden Untersuchungen ist zum einen,
aus den heute erhältlichen Komponenten (Bipolarplatten,
Graphitfilzen, Membranen) die optimale
Kombination und Präparation (für Filz, Membran)
zu ermitteln. Zum anderen werden am ZAE Bayern
neue Ansätze für das Elektrodenmaterial sowie für
die Elektrolytzusammensetzung verfolgt.
Such a redox flow battery was built on a laboratory
scale at ZAE Bayern. Now various battery components,
e.g. electrolyte solution, membrane, electrodes
etc. can be tested and examined with this cell (Fig. 1).
Optimizing the essential parameters, like energy and
power density, storage efficiency and also the costs of
storage, is intended.
The storage medium of redox flow batteries are two
fluids which are pumped from an external tank (storage)
through an electrochemical cell (converter),
where a reversible charge-discharge reaction takes
place (Fig. 2).
U[V]
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
I = ±0,5 A
0 500 1500 2000 2500
Abb. 2: Lade­ und Entladezyklen der Testzelle.
Fig. 2: Charge and discharge cycles of the test cell.
This storage concept offers two considerable advantages:
The system can be scaled independently as
storage and converter are separated. Because there is
no solid phase, no deposition reaction and associated
aging of the battery takes place.
The ambition of current studies is on the one hand, to
find the ideal combination and preparation (for felt,
membrane) from currently available components (bipolar
plate, graphite felts, membranes). On the other
hand new approaches for electrode material as well
as for electrolyte composition are pursued at ZAE Bayern.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
t[s]
H. Fink, M. Rzepka
65

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. thomas Beikircher
Solarthermie
Solar Thermal Systems
66
03.05
Dr. Frank Buttinger
Projektleiter, Solarthermie
Project Manager, Solar Thermal
Systems
Abteilung | Division
Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
Technology für Energy Systems and
Renewable Energy
Forschungsfeld | Field of Research
Energiespeicher
Energy Storage
S +49 89/32 94 42 -46
Ubeikirchner@muc.zae-bayern.de
Ubuttinger@muc.zae-bayern.de
Fördermittelgeber | Funding
Bundesministerium für Umwelt,
Naturschutz und Reaktorsicherheit
(FKZ 0325964A)
Kooperationspartner | Partners
Hummelsberger Schlosserei GmbH
Abb. 1: Aufbau des superisolierten
Langzeitwärmespeichers.
Fig. 1: Scheme of the super-insulated
long-term heat accumulator.
|
entwicklung eines superisolierten
langzeitwärmespeichers
Development of a super insulated long-term heat storage
Für die effiziente Speicherung von Solarwärme,
aber auch von industrieller Prozesswärme, Abwärme
oder Fernwärme, wird ein neuartiger Heißwasser-Wärmespeicher
bis 150°C entwickelt. Gegenüber
dem Stand der Technik zeichnet er sich durch eine
deutlich bessere Wärmeisolation und stabile thermische
Schichtung aus. Der Speicher soll mit Volumina
zwischen 5 und 100 m 3 gefertigt werden.
Angestrebte Hauptanwendung ist die Solarisierung
kleiner und mittelgroßer Bestandsgebäude
bei hohem solaren Deckungsanteil durch langfristige
Speicherung der Sonnenwärme (mehrere Wochen
bis Monate). Hierbei soll das Problem des meist
fehlenden Platzes für den nachträglichen Einbau
großer Solarspeicher, sowie einer unerwünschten
Gebäudeaufheizung im Sommer durch eine Außenaufstellung
gelöst werden.
Die Wärmeisolation konventioneller Speicher weist
typische Dämmstärken von 10 bis 20 cm mit Wärmeleitfähigkeiten
von ca. 0,025 bis 0,04 W/(mK) (bei
20°C) auf, woraus Dämmwerte von etwa 0,1 bis 0,4
W/(m 2 K) und typische Halbwertszeiten für die Auskühlung
von mehreren Tagen bis wenigen Wochen
resultieren. Mit Vakuumsuperisolationen lassen
sich bei gleicher Dämmstärke um den Faktor 5 bis
10 bessere Dämmwerte und entsprechend längere
Auskühlzeiten erreichen. Realisiert wird dies durch
eine auf ca. 0,05 mbar evakuierte Perlitschüttung,
die in den zylindrischen Hohlspalt zwischen der aus
Stahl gefertigten Außen- und Innenhülle des Speichers
eingebracht wird. Perlit ist ein pulverförmiges
Material sehr geringer Dichte und Wärmeleitfähigkeit,
das aus natürlichem Vulkangestein hergestellt
wird. Das Rohmaterial wird dazu bei 800°C gebläht
und erhält somit seine hochporöse Struktur.
Für den Einsatz in Langzeitwärmespeichern muss
die aus der Kryotechnik bekannte Methode der Wärmeisolation
auf die höheren Anwendungstemperaturen
übertragen werden. Insbesondere der Einfluss
der Restfeuchte, sowie das Verhältnis der thermischen
Verluste durch Strahlungs- und Festkörperwärmeleitung
müssen durch entsprechende Materialauswahl
und Vorbehandlung optimiert werden.
Am ZAE Bayern wird hierzu ein Laborteststand zur
Bestimmung der druckabhängigen Gesamtwärmeleitfähigkeit
von Perliten aufgebaut, der Messungen
bis 150°C unter verschiedenen Feuchtebeladungen
erlaubt. Zusätzlich werden am trockenen Material
spektrale Messungen zum IR-Wärmetransport, sowie
Wärmeleitfähigkeitsmessungen in einer Plattenapparatur
durchgeführt, um den Wärmetransport
im Detail zu verstehen und zu minimieren.
For the efficient storage of solar heat as well as industrial
process heat, waste heat or district heat, a novel
hot-water heat storage for temperatures up to 150°C
is under development. Opposed to prior art it features
a significantly better heat insulation and stable thermal
layering. The storage is planned to be built with
volumes between 5 and 100 m 3 .
The aspired main application is to solarize small and
medium-sized existing buildings with a high solar
coverage-rate through long-termed storage of solar
heat (from several weeks to months). With it the
problem of mostly non-existing space for retrofitting
of large solar storage tanks, as well as an undesired
heating-up of the building in summer are to be solved
with an external installation.
Typically the thermal insulation of a conventional
storage is 10 to 20 cm thick and exhibits a thermal
conductivity of about 0.025 to 0.04 W/(mK) at 20°C.
Insulating values of about 0.1 to 0.4 W/(m 2 K) and typical
half-life for cooling of several days to a few weeks
result from this. Improved insulation properties are
achieved by a factor of 5 to 10 with vacuum superinsulations.
The insulation thickness is the same and respectively
longer cooling times are obtained. This is
reached by a perlite filling evacuated to about 0.05
mbar which is inserted in the cylindrical hollow gap
between the outer and inner steel shell of the storage.
Perlite is a powder with very low density and very
low thermal conductivity which is produced from natural
volcanic rock. For this purpose the raw material
is expanded at 800°C and thus obtains its highly porous
structure.
thermal conductivity [10 -3 W/mK]
60
50
40
30
20
10
0.0001
0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000
pressure [mbar]
perlite vacuum
conventional mineral wool insulation
Abb. 2: Druckabhängige Wärmeleitfähigkeiten (60°C) einer
Perlit­Vakuumsuperisolation im Vergleich mit konventioneller
Mineralwolle­Dämmung bei Umgebungsdruck.
Fig. 2: Pressure dependant thermal conductivities (60°C) of a
perlite vacuum superinsulation compared to conventional mineral
wool insulation at atmospheric pressure

Abb. 3: Teststand mit Perlitprobe zur Bestimmung der druck­,
feuchte­ und temperaturabhängigen Wärmeleitfähigkeit.
Fig. 3: Experimental set-up with perlite specimen for the
determination of the pressure-, humidity- and temperaturedependant
thermal conductivity.
Beim Industriepartner wurde ein erster Echtgrößen
Prototyp (15 m 3 ) mechanisch ausgelegt, aufgebaut
und seine Auskühlrate durch ortsaufgelöste
Temperaturmessung experimentell bestimmt.
Es ergaben sich effektive Gesamtwärmeleitfähigkeiten
von 0,010 ± 0,002 W/(mK). Die Randverluste
durch die Zuleitungen, sowie über das noch nicht
optimierte Perlitpulver sollen analysiert und weiter
reduziert werden, um Wärmeleitfähigkeiten
von 0,005 W/(mK) zu erreichen. Für die Optimierung
der thermischen Schichtung wird ein Laborteststand
aufgebaut, mit dem Messungen an Prototypen
durchgeführt werden können.
Abb. 4: Thermografieaufnahme des 1. Speicherprototyps neben
der Fertigungshalle im Dezember 2010.
Fig. 4: Thermographical image of the first storage prototype
next to the production hall in December 2010.
For application in long-term heat storage, the heat insulation
method known from cryogenics needs to be
transferred to higher application temperatures. Especially
the influence of the residual humidity, as well as
the proportion of the thermal losses from radiation
and solid thermal conduction have to be optimized by
corresponding choice of material and preconditioning.
For this purpose an experimental set-up is built at ZAE
Bayern. It allows measurements up to 150°C with various
moisture loadings and the determination of the
pressure-dependant total thermal-conductivity of
perlites. Additionally, spectral measurements determining
IR heat conduction will be carried out on the
dry material, as well as thermal conductivity measurements
performed in a hot-plate apparatus, in order
to understand and minimize the thermal transport
in detail.
The industrial partner designed a first real-sized prototype
(15 m 3 ) mechanically, set it up and determined its
cooling rate experimentally by spatially resolved temperature
measurement. This resulted in an effective
total thermal conductivity of 0.010 ± 0.002 W/(mK). To
reach thermal conductivities of 0.005 W/(mK), edge
losses from feed lines as well as from the not yet optimized
perlite powder shall be analyzed and reduced
further. To optimize the thermal layering an experimental
set-up, with which measurements of the prototype
can be carried out, will be built.
°C
-6,0
-7,0
-8,0
-9,0
-10,0
-11,0
-12,0
-13,0
-14,0
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
F. Buttinger, T. Beikircher
67

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dipl.-phys. eva günther
Wärmespeichersysteme
Heat Storage Systems
Abteilung | Division
Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
Technology für Energy Systems and
Renewable Energy
Forschungsfeld | Field of Research
Energiespeicher
Energy Storage
S+49 89/32 94 42 -22
U guenther@muc.zae-bayern.de
Fördermittelgeber | Funding
Bundesministerium für Wirtschaft
und Technologie (FKZ 0327851D)
68
03.06
|
entwicklung formstabiler
phasenwechselmaterialien
Development of shape-stabilized phase change Materials
Abb. 1: Verschiedene Typen polymerbasierter formstabiler
PCM. Schematische Darstellung. Links: Kamm­Polymere;
Mitte: Polymer­Mischungen; Rechts: Block­Kopolymere.
Phasenwechselmaterialien (engl. phase change
materials; PCM) können in kleinen Temperaturbereichen
große Wärmemengen speichern und finden
daher als Speichermedien für thermische Energie
ihre Anwendung. Aufgrund ihrer besonders
hohen Speicherdichte werden in der Praxis bisher
vor allem Materialien mit einem fest-flüssig Phasenwechsel
eingesetzt. Allerdings ist ein Stoff, der
sowohl fest als auch flüssig vorliegt und dessen
Volumen dabei variiert, kompliziert in der Handhabung.
Sogenannte „formstabile PCM“ hingegen
werden auch beim Phasenwechsel nicht flüssig, was
für die Anwendung vielfältige Vorteile verspricht.
Im Festkörper sind die “Bausteine” des Stoffs, also
Ionen, Moleküle oder Polymere, gebunden (z.B. kovalent,
ionisch, Van-der-Waals-Wechselwirkung),
d.h. in ihrer gegenseitigen Lage fixiert, und geben
so dem Körper eine äußere Form. Oberhalb einer
charakteristischen Temperatur T pc werden diese
starren Bindungen gelöst und die Bausteine können
sich gegeneinander bewegen; der Stoff verliert
seine äußere Form und schmilzt. Dabei nimmt
der Stoff Energie auf. Beim Abkühlen unter T pc werden
die Bindungen neu gebildet und diese Energie
wieder freigesetzt. So kann das Material als thermisches
Speichermedium genutzt werden.
Werden die im Festkörper vorliegenden Bindungen
bei T pc nicht alle gelöst, so kann der Stoff auch oberhalb
von T pc seine äußere Form behalten. Formstabile
PCM sind also dann zu erwarten, wenn sich ein
Teil der inneren Bindungen bei T pc löst, während andere
Bindungen auch bei deutlich höheren Temperaturen
Bestand haben. Es müssen also mindestens
zwei Arten von Bindungen im Stoff vorliegen. Derartige
Stoffe können zum Beispiel mit Hilfe der Polymertechnik
hergestellt werden [1].
Am ZAE Bayern werden diesbezüglich verschiedene
Ansätze untersucht. Bei Kamm-Polymeren (Abb.
1 links) fungieren die Zinken des Kamms als eigentliches
Phasenwechselmaterial, während der Kamm-
Fig. 1: Different types of polymer based shape-stabilized PCM,
schematic representation. Left: comb-polymers; Centre:
polymer mixtures; Right: block-copolymers.
Phase change materials (PCM) are capable of storing
large amounts of heat in small temperature ranges.
Therefore, they are used for thermal energy storage.
Because of their outstanding high storage density,
first of all materials with a solid-liquid phase change
are commonly used. However, a material which is
used as solid as well as liquid and changes its volume
is difficult to handle. However, so called shape-stabilized
PCM do not liquefy during phase change, which
promises numerous advantages for applications.
In solids, the components of the material e. g. ions,
molecules or polymers are bonded (e. g. covalent, ionic,
Van-der-Waals interactions) which means they are
fixed in their respective position. This results in the external
shape of the solid body. These rigid bonds are
loosened above a characteristic temperature T pc. As
a consequence the components can move freely and
the solid looses its external shape and melts. Hereby,
the material absorbs energy. During cooling below
T pc the bonds are formed anew and this energy is released
again. Consequently the material can be used
as thermal storage medium.
If some bonds in the solid are not loosened at T pc, the
material can keep its shape even above T pc. Shape-stabilized
PCM can be expected, if a fraction of the internal
bonds are loosened at T pc, while a remaining
fraction still persists even at significantly higher temperatures.
Therefore, two kinds of bonds have to be
present in the material. Such materials can be produced
e. g. with aid of polymer technology [1].
Concerning this, at ZAE Bayern different approaches
are investigated. In comb-polymers (Fig. 1, left) the
teeth of the comb work as the PCM, while the back of
the comb provides the external stability. In polymer
mixtures (Fig. 1, center) the shape stability is achieved
by imbedding small droplets in a matrix of solid material.
Block-copolymers without branches (Fig. 1, right)
work as shape stabilized PCM if an amorphous-crystalline
transition takes place in a block, while the sec-

ücken die äußere Stabilität gewährleistet. Bei
Polymermischungen (Abb. 1 Mitte) wird die Formstabilität
erreicht, indem kleine Tröpfchen in eine
Matrix festen Materials eingebettet werden. Unverzweigte
Block-Kopolymere (Abb. 1 rechts) können
als formstabile PCM fungieren, wenn ein amorphkristalliner
Übergang eines Blocks stattfindet, während
der zweite Block für eine Quervernetzung der
Polymere und damit für die Formstabilität sorgt [2].
Die Eigenschaften der Polymere lassen sich nur
bedingt theoretisch vorhersagen. Daher werden
im Rahmen dieses Projekts zunächst verschiedene
Stoffe synthetisiert und vermessen. Eine genaue
Analyse der Messdaten soll Systematiken und
Trends erkennen lassen, so dass dann gezielt PCM
mit gewünschten Eigenschaften hergestellt werden
können.
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] C. Alkan, Solid-solid phase change materials (SSPCMs), Expert Meeting
of Task 42 / Annex 24, Bordeaux (France), April 2010
[2] J.C. Su, P.S. Liu, Energy Convers. Manag. 47 (2006) 3185-3191
ond block assures the cross-linking of the polymer
and therefore its shape stability [2].
The properties of the polymers can only be predicted
theoretically with limited accuracy. Therefore, initially
different substances are synthesized and characterized
in this project. Detailed analyses of the measurement
data should reveal systematics and trends, so
that it is then possible to produce PCM with the desired
properties.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
E. Günther
69

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. helmut Weinläder
Gruppenleiter, Energieoptimierte
Gebäude
Group Manager, Energy-Optimized
Buildings
Abteilung | Division
Funktionsmaterialien der
Energietechnik
Functional Materials for Energy
Technology
Forschungsfeld | Field of Research
Energieoptimierte Gebäude
Energy-Optimized Buildings
S+49 931/705 64 -48
Uhelmut.weinlaeder@zae.
uni-wuerzburg.de
Fördermittelgeber | Funding
Bundesministerium für Wirtschaft
und Technologie (AZ 0327370U)
Kooperationspartner | Partners
Dörken GmbH & Co. KG
Warema Renkhoff GmbH
Zent-Frenger GmbH
Energie Baden-Württemberg AG
E.ON Energie AG
Knauf Gips KG
Stadt Kassel
Hochschule für Technik Stuttgart
70
03.07
|
einsatz von latentwärmespeichermaterialien
zur Raumkühlung
Application of phase change Materials for Room cooling
Aufgrund geringer thermischer Speichermassen
neigen Leichtbauten zur Überhitzung, so dass zunehmend
Systeme zur Raumkühlung eingesetzt
werden, die jedoch häufig sehr viel Primärenergie
verbrauchen. Eine energieeffiziente Alternative zu
herkömmlichen Kühlaggregaten stellt der Einsatz
von Latentwärmespeichermaterialien (engl. PCM =
Phase Change Materials) dar, die bei geringem Temperaturhub
große Energiemengen speichern und
bei Bedarf wieder abgeben können [1]. Im Rahmen
eines Verbundprojekts [2] wurden mehrere PCM-
Systeme entwickelt und deren Anwendung in real
genutzten Gebäuden demonstriert.
Abb. 1: Büroraum in Karlsruhe mit hinterlüfteter
Kühldecke ­ aufgelegte PCM­Boards in der abgehängten
Deckenkonstruktion.
Fig. 1: Office in Karlsruhe with ventilated cooling ceiling – PCMboards
in the suspended ceiling construction.
Die Ergebnisse der zweijährigen Monitoringphase
liegen nun vor und zeigen, dass PCM-Systeme
signifikant und energieeffizient zur Raumkühlung
beitragen können [3]. Vergleichsmessungen in Demoräumen
mit einer PCM-Kühldecke oder einem
PCM-Sonnenschutz und baugleichen Referenzräumen
ergaben in Räumen mit PCM-System eine um
1 bis 2°C niedrigere Raumtemperatur. Durch Kombination
der beiden PCM-Systeme ergeben sich erhebliche
Synergieeffekte. So lagen die Temperaturen
in einem Demoraum mit PCM-Sonnenschutz
und PCM-Kühldecke im Vergleich zum Referenzraum
um 3 bis 4°C niedriger.
Die PCM-Systeme erhöhen damit nicht nur die
thermische Behaglichkeit für die Raumnutzer, sondern
senken den Stromverbrauch in erheblichem
Maße, sofern sie elektrisch angetriebene Kühlsysteme
ersetzen. Wird zur Regeneration der PCM-Systeme
elektrische Energie eingesetzt (z.B. elektrisch
angetriebene Kältemaschinen), so wird der Stromverbrauch
geglättet und Lastspitzen vom Tag (Zeiten
hoher Last) in die Nachtstunden (Zeiten geringer
Last) verschoben. Ein Vorteil ist dabei, dass durch
die kühleren Umgebungsbedingungen während der
Nacht, die Rückkühlung der PCM effizienter erfolgen
kann. Eine im Rahmen des Projektes erstellte
Studie bescheinigt PCM-Systemen dabei ein hohes
Overheating is a major problem in light weight structures.
A typical solution is the installation of cooling
systems. However, such systems often consume
much primary energy. An energy efficient alternative
to conventional cooling systems is the application of
phase change materials (PCM). These materials can
store a great amount of energy within a narrow temperature
interval [1]. Such PCM systems were developed
in a joint project [2] and their application was
demonstrated in different kinds of used buildings.
The results of the two year monitoring phase show
that PCM systems can be an energy-efficient way for
room cooling [3]. Comparative measurements between
rooms with a PCM cooling ceiling or a PCM
sunblind and identical reference rooms yielded a significantly
lower operative temperature of 1 to 2°C in
the rooms with the PCM system. Installing both PCM
systems resulted in an even better performance. The
operative temperatures in a test room with PCM cooling
ceiling and PCM sunblind were 3 to 4°C lower than
in the reference room.
temperature [°C]
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
8 10 12 14 16 18 20
time on June 27th 2010
reference room
PCM-ceiling
PCM-sun-protection
PCM-ceiling plus PCM-sun-protection
outside air
Abb. 2: Westfassade mit 500 W interner Heizleistung von
09:00 bis 17:00. Operative Raumtemperaturen in Büroräumen
mit PCM­Sonnenschutz, hinterlüfteter PCM­Kühldecke und
Kombination der beiden PCM­Systeme im Vergleich zum Referenzraum.
Fig. 2: West facade with 500 W internal loads from 9 am to
5 pm. Operative temperature in offices with PCM sunblind, a
ventilated PCM cooling ceiling, a combination of both PCM
systems, and a reference room.
Therefore, PCM systems not only increase thermal
comfort, but can significantly reduce the power consumption,
provided they substitute electrically driven
cooling systems. If PCM systems are regenerated
with electricity (e.g. electrically driven cooling units),
then the power consumption is smoothed and peak
loads could be moved from day time (high load) to the
night hours (low load). One additional advantage is
that the PCM can be recharged more efficiently dur-

Energieeinsparpotenzial. Bei einem großflächigen
Einsatz der PCM-Technologie in Deutschland (50%
aller bereits klimatisierten Gebäude werden mit
PCM-Systemen ausgerüstet) kann der zur Gebäudekühlung
notwendige Strombedarf um 44% reduziert
werden [2].
Neben einigen Neuentwicklungen im PCM-Bereich,
die während des Projektes erfolgten (z.B. das PCM-
Modul Delta-Cool-Board, Abb. 3), stießen die Forschungsergebnisse
weitere Entwicklungen in diesem
Themenfeld an.
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] H. Weinläder, Tagungsband Statusseminar Thermische
Energiespeicherung - mehr Energieeffizienz zum Heizen und Kühlen,
(2006) p. 223-226
[2] www.pcm-demo.info
[3] H. Weinlaeder, W. Koerner, M. Heidenfelder, Monitoring results of an
interior sun protection system with integrated latent heat storage, Energy
and Buildings, under review
ing the night due to cooler environmental conditions.
A survey done within the project attests PCM systems
a high energy saving potential. If PCM technologies
are applied on a large scale in Germany (50% of all existing
air-conditioned buildings will be equipped with
PCM systems), the power requirement for the cooling
of buildings can be reduced by 44% [2].
In addition to new products in the PCM field (e.g. the
PCM module Delta-Cool-Board, Fig. 3) the research results
triggered further developments in this topic.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
H. Weinläder
Abb. 3: Formstabile
Speicherplatte mit
Wärmetauscherrippen und
Salzhydrat (Delta­Cool­Board)
der Firma Dörken.
Fig. 3: PCM storage board with
heat exchanger fins and salt
hydrate (Delta-Cool-Board) from
Dörken.
71

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. Helmut Weinläder
Gruppenleiter, Energieoptimierte
Gebäude
Group manager, Energy-Optimized
Buildings
Abteilung | Division
Funktionsmaterialien der
Energietechnik
Functional materials for Energy
technology
Forschungsfeld | Field of Research
Energieoptimierte Gebäude
Energy-Optimized Buildings
S+49 931/705 64 -48
Uhelmut.weinlaeder@zae.
uni-wuerzburg.de
Fördermittelgeber | Funding
Bundesministerium für Wirtschaft
und Technologie (FKZ 0327419A;
FKZ 0327654B)
Kooperationspartner | Partners
Glaser FMB GmbH & Co. KG
Grenzebach Maschinenbau GmbH
FHR Anlagenbau GmbH
Schunk Sonosystems GmbH
Roto Frank Bauelemente GmbH
BBG GmbH & Co. KG
Schüring Fenstertechnologie GmbH
& Co. KG
heroal - Johann Henkenjohann
GmbH & Co. KG
Veka AG
Walter Stickling GmbH
Bayer MaterialScience AG
Fraunhofer Institut für Solare
Energiesysteme ISE
Fraunhofer Institut für
Werkstoffmechanik IWM
SKZ-KFE gGmbH Süddeutsches
Kunststoff-Zentrum
72
03.08
|
innovative komponenten für energieeffiziente
Fassaden
innovative components for energy efficient Façades
Während opake Wände heutzutage auf exzellentem
wärmetechnischen Niveau ausgeführt werden können,
bilden Fenster und Glasfassaden nach wie vor
die energetische Schwachstelle in Gebäudefassaden.
Deshalb bildet die Entwicklung innovativer Komponenten
in diesem Themenfeld einen Förderschwerpunkt
des Bundesministeriums für Wirtschaft und
Technologie.
Die Dämmwerte marktüblicher Verglasungen haben
mit U g-Werten („glazing“, nur die Verglasung)
von 1,0 W/(m2K) im Zweischeibenaufbau bzw.
0,7 W/ (m2K) beim Dreifachisolierglas ihre wirtschaftliche
Grenze erreicht. Zusätzlich schlagen
beim Dreifachisolierglas hohes Gewicht und dicke
Verglasungsstärken negativ zu Buche. Eine Alternative
hierzu stellt das Vakuumisolierglas (VIG)
dar. Dieses erreicht im Zweischeibenaufbau U g-
Werte von 0,5 W/(m2K) und dies bei 50% geringerem
Gewicht und deutlich schlankerem Systemaufbau
[1]. Nachdem die technische Machbarkeit von
VIG gezeigt werden konnte [2], steht jetzt die Entwicklung
einer geeigneten Produktionstechnik im
Fokus. Am ZAE Bayern wurde hierzu als wichtiger
Prozessschritt ein gasdichtes Glas-Metall-Fügeverfahren
entwickelt (Abb. 1). Zur Erreichung der Zielpreise
von rund 100 € pro m2 und der erforderlichen
Taktzeiten von einer Minute wird die Herstellung
von VIG in einer Vakuumkammer stattfinden. Die
entsprechende Produktionstechnik soll 2012 bei der
Firma Grenzebach Maschinenbau GmbH zur Verfügung
stehen.
Zusätzlich zur Verglasung wurde das Hochwärmedämmende
Fensterrahmenprofil TT 90 – R entwickelt.
Das ZAE Bayern führte dabei die thermische
Charakterisierung und Optimierung durch.
Das TT 90 – R erreicht bereits mit herkömmlichem
Dreifachisolierglas passivhaustaugliche U w-Werte
(„window“, Verglasung inklusive Rahmen) von
0,8 W/(m2K) bei Bautiefen von nur 90 mm; mit VIG
sogar U w = 0,7 W/(m2K). Testfenster haben alle branchenüblichen
Prüfungen erfolgreich bestanden. Da
es nur aus einem Material besteht (Polyurethan),
weist das TT 90 – R eine sehr vorteilhafte Ökobilanz
auf und ist damit vergleichbar zu herkömmlichen
PVC-Profilen. Weiterhin kommt das TT 90 – R
bei Standardfenstergrößen ohne zusätzliche Stahlarmierung
aus und ist daher sehr leicht. Die neuartige
Produktionstechnik wurde von der Firma BBG
GmbH & Co. KG entwickelt und steht ab Frühjahr
2011 zur Herstellung von PUR-Fensterprofilen zur
Verfügung.
Effiziente Glasfassaden können in naher Zukunft
mit der neu entwickelten Pfosten-Riegel-Konstruktion
280 AF errichtet werden. Die Aluminiumprofile
wurden am ZAE Bayern wärmetechnisch optimiert
und konnten derart modifiziert werden, dass der
Schraubeneinfluss bei der Befestigung von Füllele-
Nowadays walls can be built on an excellent insulation
level, whereas windows and glass fronts continue
to be the thermal weak spot in façades. Therefore, it is
a focus of the German Federal Ministry of Economics
and Technology (BMWi) to develop innovative components
in this field of research.
The insulation values of customary glazing came to
their economic limits with U g-values (glazing) of 1.0
W/(m2K) for double glazing and 0.7 W/(m2K) for triple
glazing. Drawbacks of the triple glazing are its high
weight and its thickness. An alternative to triple glazing
is Vacuum-Insulation Glass (VIG). With two glass
panes only, VIG reaches a U g-value of 0.5 W/(m2K).
This reduces the weight by 50% and allows considerably
slimmer system constructions [1]. After revealing
the technical feasibility of VIG [2], the focus is now
on developing a suitable production technique. As an
important step in this process a gas tight glass-metalbonding
step was developed at ZAE Bayern (Fig. 1). To
achieve target prices of around 100 €/m2 and the necessary
cycle time of one minute, the production of VIG
will take place in a vacuum chamber. Suitable production
technique shall be available 2012 at Grenzebach
Maschinenbau GmbH.
Abb. 1: Versuchsapparatur am ZAE Bayern zum gasdichten Fügen
von Glas­Metall.
Fig. 1: Test equipment for gastight glass-metal bonding at ZAE
Bayern.
A highly insulating glazing needs a highly insulating
frame. Therefore, the new window-frame profile
TT 90 – R was developed. Thermal characterization
and optimization was carried out at ZAE Bayern.
With conventional triple glazing and depths of 90
mm, the TT 90 – R reaches U w-values („window“: glazing
plus frame) of 0.8 W/(m2K); the insulation value
needed for passive houses. A U w–value of 0.7 W/(m2K)
can be reached with VIG. Sample windows passed all
standard tests successfully. Consisting of one material
only (polyurethane), the TT 90 – R shows a very favorable
ecological assessment and is hereby comparable
to conventional PVC profiles. Furthermore, the TT
90 – R does not need additional steel reinforcement
in standard window sizes and is therefore very lightweight.
The new production technique was devel-

menten deutlich geringer ausfällt. Auch das Handling
wurde deutlich verbessert, vor allem was die
Einbindung leitungsführender Elemente wie Photovoltaik
(PV) oder Solarthermie in die Fassade betrifft.
Die wärmebrückenarme Integration von VIG
ist ebenfalls möglich. Mit Dreifachisolierglas werden
bei einer Systemgröße von 1,1 m × 1,2 m inklusive
Schraubeneinfluss U cw-Werte („curtain wall“,
Pfosten-Riegel Fassade) von unter 0,9 W/(m2K) erreicht.
Die neue Fassade 280 AF wird ab Frühjahr
2011 von der Firma heroal GmbH & Co. KG als Produkt
angeboten.
Abb. 3: Musterfassade 280 AF mit verschiedenen Füllelementen
(PV, Fassadenkollektor, Vakuumisolationspaneel hinter
Glas, VIG) auf der glasstec 2010 (Copyright Glaser FMB).
Fig. 3: Sample façade 280 AF with different fillings
(PV, solar thermal façade collector, Vacuum-insulation panel
behind glass, VIG) at the glasstec trade fair 2010
(Copyright Glaser FMB).
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] Vakuumverglasung: Wenn Vakuum Edelgas ersetzt,
BINE-Informations dienst, Projektinfo 01/08
[2] S. Glaser, H. Weinläder et al, Vakuum-Isolierglas (VIG), Abschlussbericht
zum Verbund FKZ 0327366A-G, Verband Deutscher Anlagen und
Maschinenbau e.V. (VDMA), Frankfurt (Hrsg.), April 2007
oped by BBG GmbH & Co. KG and is available for the
production of PUR window profiles from spring 2011.
Abb. 2: Vermessung eines TT 90 ­ R Prüffensters in der Hotbox
am ZAE Bayern.
Fig. 2: Measuring of a TT 90 – R sample window in the Hotbox
at ZAE Bayern.
In close future, efficient glass façades can be erected
with the newly developed curtain wall construction
280 AF. The aluminum profiles were thermally optimized
at ZAE Bayern and could be modified so that
the influence of the screws is significantly lower. The
handling was improved as well, especially the integration
of functional elements, like photovoltaic (PV) or
solar heating units. It is likewise possible to integrate
VIG with less thermal bridges. With triple glazing
and a system size of 1.1 m × 1.2 m U cw-values (“curtain
wall”) of less than 0.9 W/(m2K) are reached. This value
includes the influence of screws. The new façade 280
AF will be available as a product from heroal GmbH &
Co. KG in spring 2011.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
H. Weinläder
73

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dipl.-Ing. (FH) Michael Radspieler
Wärmetransformation
Heat Conversion
Abteilung | Division
Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
Technology for Energy Systems and
Renewable Energy
Forschungsfeld | Field of Research
Energieeffiziente Prozesse
Energy Efficient Processes
S+49 89/32 94 42 -54
Uradspieler@muc.zae-bayern.de
Fördermittelgeber | Funding
Eigenforschung
74
cooling water
concentrated solution
diluted solution
heat exchanger
03.09
|
ionische Flüssigkeiten als lösungsmittel für
Absorptionskältemaschinen
ionic liquids as solvent for Absorption chillers
Thermisch getriebene Kältemaschinen arbeiten
mit einem Arbeitsstoffpaar, bestehend aus Kältemittel
und Lösungsmittel. In Klimaanwendungen
wird hauptsächlich das Arbeitsstoffpaar Wasser
und wässrige Lithiumbromid-Lösung (LiBr) verwendet.
Dieses Arbeitsstoffpaar bringt durch seine Korrosivität
und die Gefahr der Kristallisation für den
Absorptionsprozess signifikante Einschränkungen
hinsichtlich der erforderlichen Antriebstemperatur
und des möglichen Temperaturhubs mit sich.
In einigen Veröffentlichungen der letzten Jahre
wurden Ionische Flüssigkeiten (IL) aufgrund ihres
breiten Spektrums an thermophysikalischen Eigenschaften
als vielversprechendes Lösungsmittel für
Absorptionskältemaschinen vorgeschlagen [1]. Diese
Stoffklasse besteht aus organischen Salzen mit
Schmelzpunkten bei etwa Raumtemperatur [2].
Da Ionische Flüssigkeiten tendenziell hohe Viskositäten
und Oberflächenspannungen aufweisen,
werden Sprühbehälter mit externen Plattenwärmeübertragern
verwendet, um Wärme- und Stoffübertragung
zu separieren. Der Wärmeübergang
findet hier außerhalb des Behälters in dem externen
Wärmeübertrager statt, während die Stoffübertragung
im Anschluss daran innerhalb des Behälters
in einem adiabaten Prozessschritt abläuft.
Die Rezirkulation der Lösung erfordert zusätzliche
Hilfsenergie und verursacht eine erhöhte Temperaturdifferenz
zwischen dem externen Medium und
der Gleichgewichtstemperatur der Lösung. Im Vergleich
zu gewöhnlichen Rieselfilmwärmetauschern
gibt es durch diese Prozessführung keine Problematik
bezüglich der Benetzung des Wärmeübertragers.
Abb. 1 zeigt schematisch den Absorber einer Anlage
als Sprühbehälter.
absorber
Abb. 1: Schematische Darstellung des Sprühabsorbers
Fig. 1: Scheme of the spraying absorber.
steam
Thermally driven chillers operate with a working pair
consisting of refrigerant and solvent. State of the art
in absorption chillers to provide cooling for air conditioning
applications is to use the working pair water
and aqueous lithium bromide solution (LiBr). Through
its corrosiveness and the danger of crystallization this
working pair involves significant restrictions for the
absorption process concerning the required driving
temperature and the possible temperature lifts.
Due to their broad spectrum of thermophysical properties
ionic liquids (IL) were proposed as promising
solvent for absorption chillers in some recent publications
[1]. These class of substances consists of organic
salts with melting points at about room temperature
[2].
Because ionic liquids tend to have high viscosities and
surface tensions, spraying vessels with external plate
heat-exchangers are used to separate heat and mass
transfer. Here the heat transfer happens outside of
the vessel in the external heat exchanger, followed by
the mass transfer taking place within the vessel in an
adiabatic process. The recirculation of the solvent requires
additional auxiliary energy and causes an increased
temperature difference between the external
medium and the equilibrium temperature of the solvent.
Concerning the wetting of the heat exchanger,
no problems are caused by this process procedure in
comparison to common falling film heat-exchangers.
Fig. 1 shows the scheme of an absorber as spraying
vessel of a facility.
To achieve reference values, initially experiments
with LiBr were undertaken. Subsequently an ionic liquid
(1-Ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate, EMIM
EtSO 4) was used as solvent.
Table 1 compares operating results of the experimental
set-up (nominal capacity 1.8 kW while operating
with LiBr) with a volume optimized absorption chiller
with conventional process procedure using falling
film heat exchangers (nominal capacity 13 kW). Here
the coefficient of performance (COP) is the ratio of
provided cooling output and driving power. The k-value
(kv) represents the ratio of volume specific refrigerating
capacity and the total driving difference of temperature
(ddT).
testing facility prototype
EMIM EtSO4 LiBr LiBr
power / kW 0,7 1,8 13
COP / - 0,6 0,68 0,72
kV / (kW / (m³K)) 0,2 0,6 1,45
Tab. 1: Betriebsergebnisse der Versuchsanlage im Vergleich zur
volumenoptimierten Prototypanlage.
Table 1: Operating results of the experimental set-up compared
to the volume optimized absorption chiller.

Zunächst wurden Versuche mit LiBr durchgeführt,
um Referenzwerte zu erhalten. Anschließend wurde
eine Ionische Flüssigkeit (1-Ethyl-3-methylimidazolium
Ethylsulfat, EMIM EtSO 4) als Lösungsmittel
verwendet.
Tabelle 1 vergleicht Betriebsergebnisse der Versuchsanlage
(Nennleistung 1,8 kW bei Betrieb mit
LiBr) mit einer volumenoptimierten Prototypenanlage
bei herkömmlicher Prozessführung mit Rieselfilmapparaten
(Nennleistung 13 kW). Dabei ist
die Leistungszahl (COP) der Quotient aus bereit gestellter
Kälte- und Antriebsleistung, der k-Wert (k V)
repräsentiert den Quotienten aus volumenspezifischer
Kälteleistung und totaler treibender Temperaturdifferenz
(ddT).
In Abb. 2 sind die volumenspezifischen Kälteleistungen
über ddT aufgetragen. Diese Auftragung lässt -
durch den linearen Zusammenhang zwischen
treibender Kraft (ddT) und Kälteleistung - einen direkten
Vergleich zwischen der Leistung verschiedener
Anlagen trotz unterschiedlicher Betriebszustände
zu. Ebenso wird ein Vergleich der Leistung einer
Anlage bei Verwendung verschiedener Lösungsmittel
möglich.
Tabelle 1 und Abb. 2 zeigen, dass die spezifische Leistung
(bzw. der volumenspezifische k-Wert) bei einem
Betrieb mit EMIM EtSO 4 trotz der höheren totalen
treibenden Temperaturdifferenzen, sinkt [3].
Die Messungen zeigen, dass es grundsätzlich möglich
ist, Kälte mit Hilfe von Ionischen Flüssigkeiten
als Lösungsmittel in einer thermisch getriebenen
Kältemaschine bereit zu stellen. Hier gilt es weitere
Untersuchungen durchzuführen. Zusätzlich
sind weitere Anstrengungen nötig, um geeignete
Arbeitsfluide zu finden. Daher wird für 2011 angestrebt,
die Verwendung Ionischer Flüssigkeiten als
Lösungsmittel in Kältemaschinen weiter zu erforschen.
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] M. Sen, S. Paolucci, Using Carbon Dioxide and Ionic Liquids for
Absorption Refrigeration, 7th IIR Gustav Lorentzen Conference on Natural
Working Fluids, Trondheim (Norway), 28.-31.05.2006
[2] P. Wasserscheid, T. Welton, Ionic Liquids in Synthesis,
WILEY-VCH Verlag, Weinheim, 2008
[3] M. Radspieler, C. Schweigler, Experimentelle Untersuchung der
Ionischen Flüssigkeit EMIM SO 4 als Sorbens in einer einstufigen Kältemaschine
mit adiabater Absorption,
Deutsche Kälte-Klima-Tagung 2010, Magdeburg (Germany), 17.-19.11.2010
In Fig. 2 volume specific refrigerating capacity is ploted
over ddT. By the linear correlation between driving
force (ddT) and refrigerating capacity and in spite of
different operating states, this application permits a
proper comparison between the performance of different
facilities. Likewise it is possible to compare the
power of a facility when applying different solvents.
specific refrigerating capacity [kW/m 3 ]
70
60
50
40
30
20
10
20 30 40 50 60 70
total driving temperature difference [K]
testing facility — LiBr
testing facility — IL
prototype facility
Abb. 2: Spezifische Kälteleistung über totaler treibender Temperaturdifferenz
(ddT).
Fig. 2: Specific refrigerating capacity versus total driving difference
of temperature (ddT).
Table 1 and Fig. 2 show, that the specific power (or
rather the volume specific k-value) decreases when
operating with EMIM EtSO 4, in spite of the higher total
driving difference of temperature [3].
The measurements show that it is basically possible
to cool with ionic liquids as solvent in a thermally driven
chiller. Here further investigations have to be carried
out. Additional efforts are necessary to find suitable
working liquids. Therefore, in 2011 it is aspired to
undertake further investigations for the application
of ionic liquids as solvents in chillers.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
M. Radspieler
75

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
M.Sc. Manuel Riepl
Projektleiter,
Wärmetransformation
Project Manager, Heat Conversion
Abteilung | Division
Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
Technology for Energy Systems and
Renewable Energy
Forschungsfeld | Field of Research
Energieeffiziente Prozesse
Energy Efficient Processes
S+49 89/32 94 42 -43
Uriepl@muc.zae-bayern.de
Fördermittelgeber | Funding
Bayerische Forschungsstiftung
„Energie und Umwelt“
Kooperationspartner | Partners
Lindner AG
Thermax Europe Ltd.
76
03.10
|
hochtemperaturaustreiber für mehrstufige
Absorptionskältemaschinen
high temperature generators for Multistage Absorption chillers
Zur effizienten Umsetzung von exergetisch hochwertiger
Abwärme aus Verbrennungsprozessen,
wie beispielsweise die Abgase eines motorisch betriebenen
Blockheizkraftwerks (BHKW), können
thermisch getriebene mehrstufige Absorptionskältemaschinen
(AKM) eingesetzt werden. Diese
mehrstufigen Maschinen weisen gegenüber konventionellen
einstufigen Maschinen eine erhöhte
Kältezahl (COP) und damit eine verbesserte primärenergetische
Effizienz auf.
Die Einkopplung der Antriebswärme in AKM findet
im Generator oder auch Austreiber statt. In dieser
Komponente wird das für die Kälteerzeugung
benötigte Kältemittel aus der Arbeitsmittellösung
(z.B. H 2O/wässrige LiBr-Lösung) durch Sieden desorbiert.
Bei den hier betrachteten mehrstufigen Anlagen
kommen Hochtemperaturaustreiber (HTG) zum
Einsatz, die ihre Antriebswärme aus den heißen
Abgasen eines Verbrennungsprozesses (T = 350 –
1 400°C) beziehen. Die Bauform derartiger Austreiber
ist folglich als Gas-Flüssig-Wärmetauscher zu
bezeichnen.
In konventionellen mehrstufigen abgasbeheizten
AKM kommen meist Austreiber zum Einsatz, die der
Bauform eines Rauchrohrkessels entsprechen. Hierbei
wird das Abgas durch horizontale Rohre geleitet,
die vollständig von der Arbeitsmittellösung umgeben
sind. Ein hohes vorzuhaltendes Volumen an Lösung
und damit hohes Bauvolumen, sowie träges
thermisches Ansprechverhalten sind Nachteile dieser
Bauform. Daher werden Austreiber entwickelt,
die in der Bauform eines Siederohrkessels realisiert
werden. Die Einbringung der Abgaswärme erfolgt
dabei über vertikal im Bündel stehende Siederohre,
auf deren Außenseite das Abgas und im Inneren
der Rohre die zweiphasige Arbeitsmittellösung im
Naturumlauf strömt (Abb. 1). Durch die Bündelanordnung
ergeben sich rauchgasseitig erhöhte Wärmeübergangskoeffizienten
und damit ein geringerer
Wärmetauscherflächenbedarf, was sich in einer
kompakteren Bauform und damit einem dynamischeren
Ansprechverhalten niederschlägt [1].
Zur Auslegung derartiger Hochtemperaturaustreiber
wurden thermo- und fluiddynamische numerische
Finite-Elemente-Modelle entwickelt, welche
die physikalischen Prozesse bei der Einbringung
der Abgaswärme in den Austreiber abbilden. Dabei
spielen die rauchgasseitigen Wärmeübergangskoeffizienten
die dominierende Rolle für die Größe
des Wärmeübertragers. Prozessbedingte Grenzen
der Siederohrwandtemperaturen sind aufgrund der
gewünschten Lebensdauer des Austreibers (Hochtemperaturkorrosion)
zwingend einzuhalten. Die
lösungsseitigen Vorgänge, wie Siedeform und die
daraus resultierenden Wärmetransport- und Strömungsvorgänge,
die einer Vielzahl von Einflussgrößen
wie z.B. der Rohrgeometrie und Wärme-
For efficient conversion of exergetically high-quality
waste heat from combustion processes, like for
instance exhaust gases of a motor powered cogeneration
unit (CHP unit), thermally driven multistage
vapour absorption chillers (VAC) can be employed.
Opposed to conventional single-level machines, these
multilevel machines feature an elevated coefficient of
performance (COP) and thereby an improved primary-energy
efficiency.
The coupling of the driving heat in VAC takes place in
the generator. In this component the required cooling
agent (for refrigeration) is desorbed from the working
fluid solution (e.g. H2O/aqueous LiBr solution)
by ebullition. The here considered multistage plants
have high temperature generators (HTG), which draw
their driving heat from hot exhaust gases of a combustion
process (T = 350 – 1 400°C). The design of such
generators is consequently described as a gas-liquid
heat exchanger.
In conventional multistage exhaust gas heated VAC,
mostly generators that have the design of a fire tube
boiler are employed. Here the exhaust gases are directed
through horizontal pipes, which are completely
enveloped by the working fluid. Disadvantages of this
design are a big required volume for the working fluid
and with it a large construction volume as well as a
slow thermal response characteristics. Therefore, generators
which have the design of a heating-pipe boiler
are under development. The insertion of the exhaust
heat occurs here via vertically standing bundled boiler
pipes. On the exterior of these pipes the exhaust gas
and within the pipes the two-phase working fluid solution
flows (Fig. 1). A flue-gas heightened heat-transfer
coefficient and with it a lower heat-transfer surface
requirement results from the bundled formation.
This reflects in a more compact design and a more dynamic
response characteristic [1].
For the dimensioning of such high-temperature generators,
thermo and fluid dynamic numeric Finite Element
Models were developed, which depict the physical
processes of inserting the exhaust gas heat in the
generator. Here the flue-gas heat-transfer coefficient
is a dominant factor for the size of the heat exchanger.
Due to the desired lifespan of the generator (hightemperature
corrosion), limits of the heating pipe wall
temperatures are to be observed strictly. The processes
taking place in the solution like type of boiling and
the resulting heat transport and flow phenomena are
subject to numerous influencing factors (e.g. the geometry
of the pipes and the heat flux density). This
decisively determines the limits of the compactness
of the heat exchanger. Validating the models is done
with a laboratory generator, which is driven with exhaust
gas of a CHP unit and is equipped with metrologically
high precision instruments. The models were
expanded by a thermal radiation model for the operation
of a gas burner to fire the generator directly [2].

stromdichte unterliegen, bestimmen maßgeblich
die Grenzen der Kompaktheit des Wärmeübertragers.
Die Validierung der Modelle erfolgte anhand
eines Laboraustreibers, der mit Abgas eines BHKW
betrieben wird und messtechnisch hochpräzise instrumentiert
ist. Die Modelle wurden um ein Wärmestrahlungsmodell
für den Einsatz eines Gasbrenners
zur direkten Befeuerung des Austreibers
erweitert [2].
Der nächste Entwicklungsschritt erfolgt aktuell im
Rahmen einer Pilotinstallation zum solaren Heizen
und Kühlen. Der Hochtemperaturaustreiber der
zwei-/einstufigen AKM wird dabei direkt mit einer
Gasfeuerung beheizt [3]. Die Einhaltung der prozesstechnisch
relevanten Maximaltemperaturen der beheizten
Siederohre stand dabei im Mittelpunkt der
Auslegung, was zur Auswahl eines erdgasbetriebenen
körperstrahlungsarmen Oberflächenbrenners
führte, der die Einbringung der Antriebswärme in
den HTG durch die annähernd stöchiometrische
Verbrennung des Erdgases trotz hoher Flammentemperaturen
ohne Verletzung der maximalen
Rohrwandtemperaturen erlaubt. Der HTG wurde in
die oben genannte Absorptionskältemaschine integriert
und zur Untersuchung und Analyse des Betriebsverhaltens
mit Temperatursensoren für die
Erfassung der Rauchgas- und Rohrwandtemperaturen
bestückt. Die Validierung der physikalischen
Modelle für den Einsatz des HTG für Direktfeuerung
erfolgt anhand der Betriebsergebnisse.
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] C. Kren, Flue Gas Fired Absorption Chillers,
Dissertation, TU München, 2006
[2] V. Roptin, Thermische Auslegung eines Hochtemperatur austreibers
einer zwei-/einstufigen Absorptionskältemaschine,
Diplomarbeit, TU München, 2009
[3] M. Riepl, M. Helm, C. Schweigler, S. Kainer, M. Hörner,
Solar Assisted Cooling and Heating with Multi-Stage Absorption Chiller,
EuroSun 2010, Graz (Austria), 28.09.-01.10.2010
The next step is currently taking place within the
frame work of a pilot installation for solar heating and
cooling. Here the high temperature generator of the
double-effect/single-effect VAC is directly gas heated
[3]. Compliance with process-technical relevant maximum
temperatures of the heated heating pipes was
the focus of the dimensioning. This lead to choosing
a natural gas powered surface combustion-burner,
with low body radiation. It allows the insertion of the
driving heat in the HTG via the nearly stoichiometric
combustion of the natural gas. This takes place in
spite of high flame temperatures, without violating
the maximum pipe wall temperatures. The HTG was
integrated in the above mentioned absorption chiller.
In order to study and analyze the service performance
it was equipped with temperature sensors to record
the flue gas and pipe-wall temperatures. The operating
results support validating the physical models for
application of the HTG for direct firing.
Flue Gas
LiBr solution
2-phase flow
Nucleate/
convective
boiling
Subcooled
boiling
1-phase flow
Pre-heating
Abb. 1: Hochtemperaturaustreiber einer mehrstufigen
Absorptionskältemaschine ­ schematische Darstellung der
Strömungsformen in einem beheizten Siederohr.
Fig. 1: High temperature generator of a multistage
absorption chiller – diagram of the flow characteristics in a
heated boiler pipe.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
M. Riepl
77

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. gudrun Reichenauer
Gruppenleiterin, Nanomaterialien
Group Manager, Nanomaterials
Abteilung | Division
Funktionsmaterialien der
Energietechnik
Functional Materials for Energy
Technology
Forschungsfeld | Field of Research
Nanomaterialien
Nanomaterials
S+49 931/705 64 -28
Ugudrun.reichenauer@zae.
uni-wuerzburg.de
Fördermittelgeber | Funding
Eigenforschung
Kooperationspartner | Partners
Micromeritics, Norcross, GA, USA
78
03.11
|
sorptionsanalyse und in-situ Dilatometrie an
porösen Festkörpern
sorption Analysis and in-situ Dilatometry on porous solids
Nanoporöse Materialien, wie beispielsweise Zeolithe,
Aktivkohlen, Kohlenstoffnanoröhrchen, sowie
Nanopartikel zeichnen sich durch hohe massenspezifische
Oberflächen von einigen 100 m2/g bis
über 1000 m2/g aus. Um eine solche Oberfläche, ausgehend
von einem unporösen Material zu erzeugen,
müsste man Energien pro Gramm von 3 J bis
30 J aufwenden. Analog zu Flüssigkeiten versuchen
auch Festkörper ihre Grenzfläche aus energetischen
Gründen zu minimieren. Bei Raumtemperatur
bleibt dazu i. a. nur die Option sich zusammenzuziehen.
Sobald Adsorption an der Oberfläche stattfindet
oder die Hohlräume mit einer Flüssigkeit gefüllt
werden, ändert sich die Energie der Grenzfläche und
der Körper entspannt sich. Derartige Effekte, die mit
makroskopisch beobachtbaren Längenänderungen
im Bereich von einigen Promille verbunden sind,
wurden bereits vor ca. 80 Jahren im Detail untersucht
[1].
Inzwischen liegt ein vertieftes Verständnis von Nanostrukturen
vor, das vor allem Poren kleiner 2 nm,
sogenannten Mikroporen und die damit verbundenen
Nanoeffekte einschließt. Simulationen dieser
Poren in Anwesenheit von adsorbierbaren Gasen
zeigen, dass beim Adsorptionsvorgang – im
Vergleich zu freien Oberflächen – sowohl Kontraktions-,
als auch Expansionseffekte auftreten können
[2]. Wie ein mikroporöser Festkörper bei Adsorption
in Mikroporen reagiert, hängt empfindlich von
dem Größenverhältnis von Adsorptiv zu Mikropore
ab. Der Festkörper bewertet quasi selbst die energetischen
Szenarien und reagiert entsprechend; lohnt
es sich in Anwesenheit eines adsorbierten Moleküls
weiter zu kontrahieren um das Molekül optimal in
die Mikropore einzubetten oder ist eine Expansion
der Pore vorteilhafter, um zwei Adsorptivmoleküle
nebeneinander aufnehmen zu können?
Am ZAE Bayern wurde inzwischen die Möglichkeit
entwickelt, die Dilatation von nanoporösen Festkörpern
in-situ, während der Adsorption von Gasen
zu untersuchen. Dazu wurde der Probenhalter
einer kommerziellen Anlage, die auf einem volume-
1 µm
Nanoporous materials, for instance zeolites, activated
carbon, carbon nanotubes as well as nanoparticles
stand out due to high mass specific surfaces from a
few 100 m2/g up to over 1000 m2/g. Taking a nonporous
material you would have to spend between 3 J
to 30 J per gram to get such a surface. Similar to fluids,
solids try to minimize their surfaces for ener getic
reasons. Generally the only option at room temperature
is to contract. As soon as adsorption occurs on
the surface or voids fill with fluid, the energy of the interface
changes and the solid loses tension. Such effects,
which are detectable with macroscopic observable
length-changes in the order of 10-³, were already
examined in detail about 80 years ago [1].
Meanwhile, there exists a deeper understanding
of nano structures, which especially includes pores
smaller than 2 nm (so-called micropores) and the associated
nanoeffects. Simulating these pores in the
presence of adsorbable gases shows that during the
adsorption process, compared to free surfaces, contractions
as well as expansions may occur [2]. How a
microporous solid reacts during adsorption depends
substantially on the adsorptive to micropore ratio.
The solid “interprets” the energetic scenario by itself
and reacts accordingly: is it worth it to contract further,
embedding the molecule optimally in the micropore,
or is an expansion of the pore advantageous,
so that two adsorptive molecules can be received one
next to the other?
In the meantime ZAE Bayern developed the possibility
of studying dilatation of nanoporous solids in-situ
during the adsorption of gases. For this purpose the
sample holder of a commercial unit, based on a volumetric
measuring principle, was altered and complemented
with a length sensor. With it, it is possible
to detect in-situ the macroscopic dilatation of a sample
during adsorption measurement with N 2 at 77 K or
with CO 2 at 273 K. So far the resolution reached lies
at about 200 nm. Using the maximum length of samples
of up to 5 cm the installation herewith has a sensitivity
in relative length change of 4 ∙ 10-6. Fig. 2 shows
the isotherms of adsorption and length of different
low S , high S high S , high S high S , low S ext mic ext mic
ext mic
Abb. 1: REM Aufnahmen von drei untersuchten synthetischen
Kohlenstoffen mit identischer Mikroporosität (Mikroporenoberfläche
S mic; linkes Bildpaar), aber unterschiedlicher Mesostruktur
(externe Oberfläche S ext), sowie gleicher Mesostruktur,
aber unterschiedlich stark ausgeprägter Mikroporosität. Die
Vergrößerung ist für alle Bilder identisch.
Fig. 1: SEM images of three examined synthetic carbons with
identical microporosity (micropore surface area S mic; left pictures),
but different mesostructure (external surface area S ext)
as well as identical mesostructure, but differently developed
microporosity. All pictures have the same magnification.

trischen Messprinzip beruht, umgebaut und durch
einen Längensensor ergänzt. Damit ist bei Adsorptionsmessungen
mit Stickstoff bei 77 K oder mit CO 2
bei 273 K in-situ die Erfassung der makroskopischen
Dilatation einer Probe möglich. Die bisher erreichte
Auflösung liegt bei ca. 200 nm. Bei möglichen Probenlängen
von bis zu 5 cm besitzt der Aufbau damit
eine Empfindlichkeit in der relativen Längenänderung
von 4 · 10-6. Abb. 2 zeigt die Adsorptions- und
Längenisothermen verschiedener amorpher Modell-Kohlenstoffe
für CO 2 bei 273 K. Verglichen sind
zwei Kohlenstoffe mit identischer Struktur auf einer
Längenskala > 2 nm, aber unterschiedlich stark
ausgeprägter Mikroporosität, sowie zwei Proben
mit identischen Mikroporeneigenschaften, aber
unterschiedlich großen Überstrukturen (Abb. 1).
Die Daten zeigen klar den dominanten Einfluss der
Mikroporen auf die makroskopisch erfassbare Längenänderung
und die theoretisch zu erwartende
Abfolge von Kontraktion und Expansion der Proben
mit fortschreitender Adsorption [3].
incr.specific pore volume [10 -3 cm 3 /g]
12 90
10
8
6
4
2
Abb. 2: Links: Mikroporenverteilung der Proben aus Abb. 1, bestimmt
mit der Dichtefunktionaltheorie (DFT). Rechts: CO 2
Adsorptions­ und Längenisothermen für die monolithischen
Kohlenstoffproben bei 273 K. Rechts unten ist zu Beginn der
Adsorption eine Kontraktion erkennbar; hier wird die Dominanz
der Mikroporen deutlich.
amorphous model carbons for CO 2 at 273 K. Here two
carbons with identical structures on a length scale
> 2 nm, but varyingly strong pronounced microporosity,
as well as two samples with identical pore properties,
but varying in size of structures are compared
(Fig. 1). Data clearly shows the dominant influence of
the micropores on the macroscopic detectable length
change and the theoretically expected sequence of
contraction and expansion of the sample with progressing
adsorption [3].
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] D.H. Bangham, N. Fakhoury, Proc. Royal Soc. London, 130 (1930) 81-89
[2] P. Kowalczyk, A. Ciach, A.V. Neimark, Langmuir, 24(13) (2008) 6603-6608
[3] C. Balzer, T. Wildhage, S. Braxmeier, G. Reichenauer, J. P. Olivier, Langmuir,
dx.doi.org/10.1021/la104469u
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
pore width [nm]
relative length change ∆L/L0 × 103
relative pressure p/p0 low S ext , high S mic
high S ext , low S mic
high S ext , high S mic
adsorbed volume V ads [cm 3 (STD)/g]
80
70
60
50
40
30
20
10
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
relative pressure p/p0 Fig. 2: Left: Micropore size distribution of the the samples of
Fig 1, determined with the density functional theory (DFT).
Right: CO 2 adsorption and length isotherms of the mono lithic
carbon samples at 273 K. Right below, during the beginning
of the adsorption one can recognize a contraction. Here the
dominance of the micropores becomes apparent.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
G. Reichenauer, C. Balzer
79

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. Jochen Manara
Gruppenleiter, Angewandte
IR-Metrologie
Group Manager, Applied IR-Metrology
Abteilung | Division
Funktionsmaterialien der
Energietechnik
Functional Materials for Energy
Technology
Forschungsfeld | Field of Research
Thermophysik und -sensorik
Thermophysics and Thermosensorics
S+49 931/705 64 -46
Ujochen.manara@zae.
uni-wuerzburg.de
Fördermittelgeber | Funding
Deutsche Forschungsgemeinschaft
(FKZ DY 18/7-1)
Kooperationspartner | Partners
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
80
03.12
|
elektronische und infrarot-optische
eigenschaften von Aluminium-dotierten
Zinkoxid-schichten
electronic and infrared optical properties
of Aluminum-Doped tin oxide layers
Einen Schwerpunkt der Aktivitäten des Themenbereichs
Thermophysik und -sensorik bildet die Präparation
und Charakterisierung funktioneller Beschichtungen
mit optimierten infrarot-optischen
Eigenschaften. Dotierte Metalloxide auf Basis von
Indium-Zinn-Oxid (ITO) besitzen beispielsweise einen
hohen Transmissionsgrad im Sichtbaren, kombiniert
mit einem hohen Reflexionsgrad im Infraroten
[1]. Aufgrund der guten Transparenz und der
beträchtlichen Wärmereflexion (Abb. 1) können solche
Beschichtungen zur Steigerung der Energieeffizienz
in zahlreichen Anwendungsgebieten (Gebäude,
Automobilbereich, industrielle Prozesse,
etc.) eingesetzt werden. Eine zukunftsträchtige Alternative
zu den Indium-Zinn-Oxid-Schichten stellen
hierbei Aluminium-Zink-Oxid-Schichten (AZO)
dar, die ebenfalls am ZAE Bayern prozessiert (Abb.
2) und untersucht werden [2].
Die infrarot-optischen Parameter sind eng mit den
elektronischen und morphologischen Eigenschaften
der Schicht korreliert [2]. Zusätzlich zum Einsatz
als transparente low-e Schichten (ein hoher thermischer
Reflexionsgrad entspricht einem geringen
thermischen Emissionsgrad; daher die Bezeichnung
low-e), ist aufgrund der elektronischen Eigenschaften
die Verwendung als transparente Zwischenschicht
in Solarzellen von großem Interesse. Neben
gesinterten Funktionsschichten auf AZO-Basis ist
hierbei die Einbringung der entsprechenden funktionalen
Partikel in eine organische Trägermatrix
möglich, ähnlich wie bei spektral-selektiven Beschichtungen
auf Folien [3].
Im Rahmen eines DFG-Projektes wird ein grundlegendes
physikalisches Verständnis erarbeitet, in
welcher Form dotierte Elektroden-Zwischenschichten
die Funktion und die Performance von organischen
Solarzellen beeinflussen. Dabei wird in erster
Linie der Einfluss der elektrischen Leitfähigkeit und
des Dotierungsgrades der Zwischenschichten auf
die Leerlaufspannung und die Effizienz der Solarzelle
untersucht.
Dafür sind Zink-Oxid-Schichten optimal geeignet,
die in der Arbeitsgruppe Angewandte IR-Metrologie
nasschemisch aufgebracht und dabei mit einer definierten
Aluminium-Dotierung versehen werden
können. Durch den Dotierungsgrad kann, neben der
elektrischen Leitfähigkeit, u.a. die Austrittsarbeit
variiert werden (Abb. 3), was das Kontaktverhalten
in der Solarzelle wesentlich beeinflusst.
Preparing and characterizing functional coatings with
optimized infrared optical properties is a focus of the
Thermophysics and Thermosensorics field of research.
Doped metal oxides based on indium tin oxide (ITO)
possess e.g. a high visual transmittance, combined
with an optimized reflectance in the infrared spectral
region [1]. Due to good transparency and high heat reflection
(Fig. 1) such coatings can be used to increase
efficiency in numerous applications (building, automotives,
industrial processes, etc.). Aluminum zinc oxide
layers (AZO) are a promising alternative to the indium
tin oxide layers which are processed (Fig. 2) and
analyzed at ZAE Bayern [2].
Electronic and morphological properties of the layers
correlate closely with the infrared-optical parameters
[2]. Additionally to the application as transparent
low-e layers (high thermal reflectance corresponds to
a low thermal emission, therefore the expression lowe),
the usage as transparent interlayer in solar cells is
of great interest, due to their electronic properties. Beside
sintered functional layers based on AZO one can
hereby add the corresponding functional particle in
an organic carrier matrix, similar to spectral-selective
coatings on foil [3].
A basic physical understanding is developed within a
DFG project, to see how doped electrode interlayer affect
function and performance of organic solar cells.
For that the influence of the electric conductivity and
the interlayer doping level on the open-circuit voltage
and the efficiency of the solar cell is primarily determined.
Tin Oxide Layers, which are applied wet-chemically
and prepared with a defined tin-doping in the Applied
IR-Metrology group, are ideally suited for that. Besides
the electrical conductivity, the work function (Fig. 3)
can be varied also, by the doping level which influences
the contact behavior in the solar cell considerably.
500 nm
AZO-coating
silica-layer
glass-substrate
Abb. 2: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Aluminium­Zinkoxid­Schicht
(AZO) auf einem Glassubstrat mit
einer Silica­Zwischenschicht.
Fig. 2: SEM image of an aluminum zinc oxide layer (AZO) on a
glass substrate with a silica interlayer.

Abb. 1: In der Wärmebildaufnahme ist erkennbar, dass die
Glasscheibe mit transparenter low­e Beschichtung (links) einen
deutlich größeren Anteil der von der Hand ausgehenden
Wärmestrahlung reflektiert als die unbeschichtete Glasscheibe
(rechts).
Fig. 1:It is apparent in the thermal image that the glass pane
with transparent low-e coating (left) reflects a significantly
higher amount of the heat radiation than the uncoated glass
pane (right)
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] M. Reidinger, M. Rydzek, C. Scherdel, M. Arduini-Schuster, J. Manara, Thin
Solid Films, 517 (2009) 3096-3099
[2] M. Rydzek, M. Reidinger, M. Arduini-Schuster, J. Manara, Prog. Org. Coat.,
DOI: 10.1016/j.porgcoat.2010.11.016
[3] J. Manara, M. Reidinger, M. Rydzek, M. Arduini-Schuster, Prog. Org. Coat.,
DOI: 10.1016/j.porgcoat.2010.09.024
work function [W/eV]
p-type like metal oxides active layer
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
PEDOT V 2 O 5 WO 3 MoO 3 P3HT PCBM TiO x ZnO x
Abb. 3: Austrittsarbeiten verschiedener Materialien.
Fig. 3: Work function of various materials.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
J. Manara, M. Rydzek, M. Arduini-Schuster
°C
32
32
30
28
26
24
n-type like
metal oxides
81

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dipl.-Phys. F. Hemberger
Thermische Analyse
Thermal Analysis
Abteilung | Division
82
03.13
Funktionsmaterialien der
Energietechnik
Functional Materials for Energy
Technology
Forschungsfeld | Field of Research
Thermophysik und -sensorik
Thermophysics and Thermosensorics
S+49 931/705 64 -26
Uhemberger@zae.
uni-wuerzburg.de
Fördermittelgeber | Funding
Eigenforschung
|
thermische transporteigenschaften bei
kryotemperaturen
thermal transport properties at cryogenic temperature
Für die zuverlässige Simulation des thermischen
Verhaltens von Systemen und Bauteilen ist die genaue
Kenntnis der thermischen Transporteigenschaften
der eingesetzten Materialien von entscheidender
Bedeutung. Dies betrifft neben der
Energietechnik, z. B. bei Systemen für Lagerung und
Transport verflüssigter Gase, auch andere Hochtechnologiebereiche.
Als aktuelles Beispiel aus der
Medizintechnik sei die experimentelle Bestimmung
der Wärmeleitfähigkeit bei -60°C der Werkstoffe genannt,
die bei der Entwicklung eines Kryoablationskatheters
zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen
(Abb. 1) eingesetzt werden.
Abb. 1: Vereister Kryoablationskatheter zur Behandlung von
Herzthyhmusstörungen
(Copyright AFreeze GmbH, Innsbruck)
Fig. 1: An iced cryoablation catheter for the treatment of cardiac
arrhythmia (Copyright AFreeze GmbH, Innsbruck).
Zur experimentellen Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit,
aus der dann die Wärmeleitfähigkeit
berechnet wird, ist das Laserflashverfahren
eine gängige Messmethode für Materialien mit einer
Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,1 W/(mK).
Dabei wird in der Regel eine scheibenförmige Probe
auf der Vorderseite durch einen kurzen Laserpuls
erhitzt und der zeitlich verzögerte Temperaturanstieg
auf der Probenrückseite berührunglos
detektiert. Aus dem zeitlichen Verlauf des Temperaturanstiegs
lässt sich dann die Temperaturleitfähigkeit
berechnen. Bei Temperaturen weit unterhalb
der Raumtemperatur wird die Methode allerdings
durch das geringe Nutzsignal und die begrenzte
spektrale Bandbreite der verwendeten Infrarot (IR)-
Detektoren zur schnellen berührungslosen Temperaturbestimmung
eingeschränkt. Um dennoch in
diesem Temperaturbereich zuverlässige Messergebnisse
zu erzielen, wurde am ZAE Bayern ein alternativer
Ansatz zur Temperaturbestimmung während
In order to simulate the thermal behavior of systems
and components reliably, it is of vital importance to
have precise knowledge of the thermal transport
properties of the applied material. In addition to
energy technology, e. g. systems for storage and
transport of liquid gases, this also applies to other high
technology areas. A current example from medical
engineering is the experimental determination of
the thermal conductivity of polyurethane material
at -60°C, which are used for the development of a
cryoablation catheter for the treatment of cardiac
arrhythmia (Fig. 1).
For experimental determination of thermal diffusivity,
from which thermal conductivity can be calculated,
laser flash technique is a common characterization
method for materials with a thermal conductivity
exceeding 0.1 W/(mK). Usually the front of a discshaped
specimen is heated with a short laser pulse
and the delayed temperature rise on the backside is
detected contact-free. The thermal diffusivity is then
calculated from the time course of the temperature
rise. Far below room temperature, this technique
becomes limited due to weak signals and limited
spectral bandwidth of the installed infrared (IR)
detectors for the contact-free temperature detection.
In order to achieve reliable results in this temperature
range, an alternative approach for temperature
determination during the laser-flash experiment was
carried out successfully at ZAE Bayern [1]. The timedependant
change of the electrical resistance of a thin
gold strip, prepared by magnetron sputtering on the
specimen’s surface, is used (Fig. 2) to determine the
temperature course on the back side of the specimen.
The main advantage to the IR detector lies hereby in
the significantly more favorable signal-to-noise ratio
at low temperatures (Fig. 3).
Abb. 2: Goldstreifen zur Temperaturdetektion während des
Laserflash­Experiments auf der Rückseite einer Glasprobe.
Mit Graphit beschichtete Vorderseite zur Absorption der
Laserenergie. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über
Silber leitlack und Federkontaktstifte.
Fig. 2: Gold strip on the back of a glass specimen for
temperature detection during the laser flash experiment.
Graphite coated front side to absorb the laser energy.
Electric contact is established by silver lacquer and spring
loaded contact probes.

des Laser flash Experiments erfolgreich realisiert [1].
Zur Bestimmung des Temperaturhubs auf der Probenrückseite
wird hierbei die zeitabhängige Änderung
des elektrischen Widerstandes eines dünnen,
auf die Probenoberfläche aufgesputterten Goldstreifens
genutzt (Abb. 2). Der Hauptvorteil zum
IR-Detektor liegt hierbei in dem bei tiefen Temperaturen
signifikant günstigeren Signal-Rausch-Verhältnis
(Abb. 3).
Die Eignung dieser Detektionsmethode und die
Funktionsfähigkeit des neu aufgebauten Teststandes
wurde durch Messungen an optischem Glas
und polykristallinem Aluminiumnitrit im Temperaturbereich
von 80 bis 300 K überprüft. Hierbei wurden
Werte für die Wärmeleitfähigkeit im Bereich
von 1 bis 500 W/(mK) ermittelt. Der Vergleich mit
Literaturdaten liefert eine gute Übereinstimmung,
die relative Unsicherheit der Ergebnisse liegt im Bereich
von 7,7% bis 11,6% [2, 3].
Als zukünftige Arbeit ist die Anwendung der Goldstreifenmethode
bei elektrisch leitenden Proben
vorgesehen, wozu eine beständige Isolationsschicht
mit einem möglichst geringem thermischen Widerstand
präpariert werden muss. Weiterhin soll der
zugängliche Temperaturbereich durch den Einsatz
eines Helium-Kaltkopfes bis hinab zu 20 K erweitert
werden. Dies eröffnet dann neue Möglichkeiten zur
Bestimmung thermischer Kenngrößen bei tiefen
Temperaturen.
LItERAtUR | REFEREnCES
[1] Y. Kogure, T. Mugishima, Y. Hiki, J. Phys. Soc. Jap. 55 (1986) 3469-3478
[2] A. Göbel, F. Hemberger, H.P. Ebert, A new laser flash system for thermal
diffusivity measurement at cryogenic temperatures, International
Cryogenic Engineering Conference 23 - International Cryogenic Materials
Conference 2010, Wrocław (Poland),19.-23.07.2010
[3] F. Hemberger, A. Goebel, H.P. Ebert, Int. J. Thermophys. 31 (2010) 2187
Signal [a.u.]
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
-0.2
0.0
0.2
0.4
Gold strip as temperature probe
MCT detector
The adequacy of this detection technique and
the functional capability of the newly built test
equipment were verified by measurements on
optical glass and polycrystalline aluminum nitrite for
temperatures from 80 to 300 K. On the investigated
specimen values for the thermal conductivity from
1 to 500 W/(mK) were determined. Comparing with
literature data a good correlation is found. The
relative uncertainty of the results lies in the range of
7.7% to 11.6% [2, 3].
Applying the gold stripe method on electrically
conductive specimen is a future activity. For this
purpose a sturdy insulation layer with minimal
thermal resistance needs to be prepared. Furthermore,
the available temperature range will be extended
down to 20 K using a helium cold-head. This discloses
new possibilities to determine thermal properties at
low temperatures.
0.6
0.8
1.0
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
1.2
1.4
F. Hemberger
1.6
1.8
Time t [s]
Abb. 3: Vergleich von IR­Detektion
und Goldstreifenmethode bei
Raumtemperatur an Glas. Der
bei semitransparenten Proben
typische, sofortige Temperatursprung
während des Laserpulses
ist bei der Goldstreifenmessung
nicht sichtbar, was die spätere
Datenauswertung erleichtert.
Fig. 3: Comparison of IR
detection and gold-strip method
at room temperature on glass.
The instant temperature-jump
during the laser pulse which
is typical for semitransparent
specimen is not visible during
the gold strip measurement.
This facilitates the data
evaluation considerably.
83

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. claudia Buerhop-lutz
Gruppenleiterin, Thermosensorik
Group Manager, Thermosensorics
Abteilung | Division
Thermosensorik und Photovoltaik
Thermosensorics and Photovoltaics
Forschungsfeld | Field of Research
Thermophysik und -sensorik
Thermophysics and Thermosensorics
S+49 9131/691 -297
Ubuerhop@zae.uni-erlangen.de
Fördermittelgeber | Funding
Deutsche Bundesstiftung Umwelt
(FKZ DBU Az. 27160)
Kooperationspartner | Partners
BEC-Engineering GmbH
84
03.14
|
Qualitätssicherung von photovoltaik-Anlagen
mittels infrarot-Messtechnik
Quality Management of photovoltaic systems with infrared Measurement
technique
Der Qualitätssicherung von Photovoltaik (PV)-Modulen
im Betrieb kommt eine wachsende Bedeutung
zu, da die Anzahl der installierten Module
jährlich um mehr als 15% zunimmt und damit der
Altbestand kontinuierlich ansteigt. Infrarot (IR)-
Übersichtsaufnahmen von PV-Anlagen während
des Betriebs sind eine Möglichkeit, auf großen Flächen,
schnell und kontaktlos eine Überprüfung der
Leistung bzw. eine Detektion fehlerhafter und somit
leistungsschwacher PV-Module durchzuführen.
In Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro BEC
Engineering GmbH, gefördert durch die Deutsche
Bundesstiftung Umwelt (DBU), wurde die Aussagekraft
und Zuverlässigkeit von Infrarot-Übersichtsaufnahmen
von Photovoltaik-Anlagen während
des Betriebs näher betrachtet. Dazu erfolgte die Vermessung
vor Ort von 15 PV-Dachanlagen und 1 Freiflächenanlage
mit kristallinen Solarzellen. Dies entspricht
2569 Modulen plus ca. 15400 Modulen der
Freiflächenanlage. Ferner wurde eine ausgewählte
Anzahl (265 Stück) von Modulen demontiert und zusätzlich
im Labor des ZAE Bayern untersucht. Diese
Detailuntersuchungen umfassten auch Leistungsmessungen
mit einem Sonnensimulator, sowie IR-
und Elektrolumineszenz (EL)-Messungen, bei denen
die Ladungsträger mittels einer externen Stromquelle
injiziert wurden.
Die Auswertung der Messdaten zeigt, dass alle in
der IR-Übersichtsaufnahme auffälligen Module
(Abb. 1) massive Schädigungen zeigen, welche die
Modulperformance und -leistung maßgeblich negativ
beeinflussen.
Hauptfehlerarten, die zu deutlich messbaren Temperaturunterschieden
führen, sind zum Beispiel: (i)
starker Zellbruch, (ii) kurzgeschlossene Zellen, (iii)
überbrückte Substrings (Teilstrang im Modul), (iv)
Delamination, (v) lokaler Kurzschluss und (vi) mangelhafte
Lötungen.
Kleinere Defekte, wie z.B. (i) Unterbrechungen der
Metallisierung, (ii) Mikrorisse und (iii) geringfügige
Zellbrüche sind zwar in den Laboraufnahmen
klar sichtbar, haben aber keinen Einfluss auf die IR-
Außenaufnahmen und nur eine vernachlässigbare
Auswirkung auf die Leistungsminderung.
Alle leistungsschwachen Module der untersuchten
Anlage wurden mit IR-Technik erkannt. Bis zur Leistungsklasse
unter 115 W handelt es sich bei den Defekten
um überbrückte Substrings, oberhalb von 115
W um Zellbrüche einzelner und mehrerer Zellen unterschiedlichen
Ausmaßes.
Aus technologischer Sicht ist die Qualitätssicherung
von PV-Anlagen mit IR-Kameras eine zuverlässige
Methode, um schadhafte und zugleich leistungsschwache
Module zu lokalisieren. Ökonomisch betrachtet
sind IR-Übersichtsaufnahmen positiv zu
Quality management of photovoltaic (PV) modules in
operation is of growing importance, since the number
of installed PV modules grows annually by more
than 15% and therefore the old stock continually increases.
Infrared (IR) overview images of PV systems
during operation are a possibility to check the performance
or to detect faulty and inefficient PV modules
on large areas, swiftly and without contact.
In cooperation with the engineering office BEC Engineering
GmbH, funded by the German Federal Environment
Foundation (DBU), the significance and reliability
of IR overview images of PV facilities during
operation was analyzed. In this context 15 PV roof systems
and 1 field system with crystalline solar cells
were measured locally. This corresponds to 2,569
modules plus about 15,400 modules of the field system.
Further a select number (265 pieces) of modules
were dismantled and additionally examined in the
laboratory of ZAE Bayern. These detailed tests included
performance measurements with a sun simulator,
as well as IR- and electroluminescence (EL)-measurements.
Here the charge carrier was injected with an
external power source.
Evaluation of the measurement data shows, that all
modules whose IR-overview image (Fig. 1) was conspicuous,
display massive damages, which have a decisive
negative influence on the module performance
and power.
Major faults, which lead to measurable differences in
temperature, are e. g.: (i) strong cell damage, (ii) shortcircuited
cells, (iii) bridged substrings, (iv) delamination,
(v) local short-circuit and (vi) faulty soldering.
Smaller defects, like e. g. (i) disruptions of the metallization,
(ii) micro fissures and (ii) minor cell fissures are
clearly visible in the images performed in the laboratory,
but have no influence on the IR-outdoor images
and only a negligible effect on the power reduction.
All inefficient modules of the examined system were
recognized with IR-technique. For the capacity class of
up to 115 W the defects are bridged substrings. Above
115 W the defects are varying degrees of cell fractures
of single or various cells.
From a technological point of view, quality management
of PV systems with IR cameras is a reliable
method to locate defective and simultaneously inefficient
modules. Economically, the evaluation of
IR-overview images is encouraging, since even large
systems can be analyzed quickly and efficiently. By locating
defective, inefficient PV modules early and substituting
them, great profit cuts can be avoided during
the operating time.

Abb. 1: IR­Aufnahme einer PV­Dachanlage: (i) defekter
Substring (Teilstrang im Modul) mit überhitzter Bypassdiode
in Modul 4.14, (ii) gebrochene Zellen in den Modulen 1.12, 2.11,
2.15 und 6.15.
bewerten, da auch große Anlagen mit geringem
Zeitaufwand effektiv und wirksam analysiert werden
können. Durch eine frühzeitige Lokalisierung
defekter, leistungsschwacher PV-Module und deren
Substitution können über die Betriebsdauer große
Ertragseinbußen vermieden werden.
Fig. 1: IR image of a PV roof system: (i) a defect substring with
overheated bypass diode in module 4.14, (ii) broken cells in the
modules 1.12, 2.11, 2.15 and 6.15.
Relative frequency
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Performance [W]
All modules
Conspicuous modules in IR-scan
Abb. 2: Relative Häufigkeitsverteilung der Leistung von 156
Modulen einer Anlage nach 6 Jahren Betrieb (blau). Verteilung
der in der IR­Aufnahme auffälligen Module (rot).
Fig. 2: The relative frequency of the performance of 156 modules
of a system after 6 years of operation (blue). The distribution
of conspicuous modules in the IR image (red).
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
C. Buerhop-Lutz
85

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Ansprechpartner | Contact
Dr. Jens M. kuckelkorn
Gruppenleiter, Biomasse/
Geothermie
Group Manager, Biomass/Geothermal
Systems
Abteilung | Division
Technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
Technology for Energy Systems and
Renewable Energy
Forschungsfeld | Field of Research
Systemtechnische Modellierung
Systems Modelling
S+49 89/32 94 42 -17
Ukuckelkorn@muc.zae-bayern.de
Fördermittelgeber | Funding
Industrieprojekt
Kooperationspartner | Partners
Landratsamt Erding
86
03.15
|
Betriebsoptimierung und energetische
evaluierung von nichtwohngebäuden
optimizing operations and energetic evaluation of non-residential Buildings
Energetische Gesamtkonzepte für Gebäude umfassen
neben der Konstruktion und Anlagentechnik
auch den energetisch optimierten Betrieb. Dabei
sollen einerseits die Komfortkriterien eingehalten
und andererseits alle Betriebszustände nach
ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunk-
Abb. 1: Passivhaus­Neubau der FOS BOS Erding. Südfassade
des Schulgebäudes gegen Ende der Bauphase im Dezember
2010.
Fig. 1: Passive-house: the new building of the FOS BOS Erding
(State Technical and vocational secondary school. The south façade
of the school house towards the end of the construction
phase, December 2010.

ten optimiert werden. Insbesondere bei modernen
Neubauten größerer Nichtwohngebäude mit sehr
niedrigem Energiebedarf und vielen Nutzern ist das
dynamische Verhalten von Gebäude, Anlagentechnik
und Nutzerverhalten aufeinander abzustimmen.
Dabei spielt auch die Nutzerakzeptanz eine
wichtige Rolle.
Schon in der Konzeption und Planung sollten die
passiven und aktiven Maßnahmen zu Strahlungsbilanz,
Gebäudedichtheit, Lüftung, Temperierung,
Nutzung von Wärme- und Kältequellen, Tageslicht-
und Kunstlichtnutzung bestmöglich aufeinander
abgestimmt werden. Nach Fertigstellung und Abnahme
der einzelnen Gewerke muss darüber hinaus
im laufenden Gebäudebetrieb eine regeltechnische
Optimierung vorgenommen werden, was
häufig nur in geringem Umfang vorgesehen ist. Jedoch
sind regeltechnische Optimierungen meist
die kostengünstigste Möglichkeit, um Energie einzusparen
oder den Komfort zu verbessern.
Im Rahmen von Pilotprojekten begleitet das ZAE
Bayern wissenschaftlich unterschiedliche Projektphasen
zur energetischen Optimierung von Nichtwohngebäuden.
In verschiedenen Bau- und Sanierungsvorhaben
konnte ein weites Spektrum von der
Unterstützung bei Wettbewerbsverfahren, über die
Erstellung von Gesamtkonzepten, der Begleitung
der Planungs- und der Bauphasen, bis zur nachgeschalteten
Phase des energetischen Monitorings
abgedeckt werden. Das Monitoring erstreckt sich
dabei über eine mindestens einjährige Phase der
Optimierung der Gebäudeautomation, sowie eine
weitere mindestens einjährige Phase der energetischen
Evaluierung und Erfolgskontrolle.
So führt das ZAE Bayern derzeit das energetische
Monitoring für den Schulneubau in Passivhausbauweise
der Fach- und Berufsoberschule FOS BOS
Erding durch, wobei neben der Betrachtung von
Komfort und Energie auch gesundheitliche Aspekte
und die Nutzer selbst im Fokus stehen. Nachdem
die Anlagenauslegung und das Regelungskonzept
sehr nahe am berechneten Bedarf erstellt wurden,
werden im Rahmen der Evaluierung u. a. auch die
Raumluftqualität, die Lichtverhältnisse, das Nutzerverhalten
und die Nutzerzufriedenheit untersucht.
Das Pilotvorhaben des Bauherren Landkreis Erding
wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert
(DBU, AZ 26170/02-25).
Energetic concepts for buildings include construction
and plant engineering as well as an energetically optimized
operation. On one hand comfort criteria should
be met and on the other hand all operating conditions
should be optimized according to ecological and
economical aspects. The dynamic behavior between
building, plant engineering and user behavior needs
to be adjusted - especially that of larger, modern nonresidential
buildings, with very low energy requirements
and a lot of users. Here, user acceptance plays
an important part.
Already while designing and planning the active and
passive measures (net radiation, impermeability of
the building, ventilation, air-conditioning, using cooling
and heating sources, use of daylight and artificial
light) require diligent coordination. Beyond completion
and approval, an optimization of the buildings
control engineering during operation has to be done.
This is often only provided to a small extent. But optimizing
control technique is often the most cost effective
possibility to save energy or to enhance comfort.
Within the framework of pilot projects, various project
phases of energetic optimization of non-residential
buildings are accompanied by ZAE Bayern
scientifically. A wide scope was covered in different
construction and renovation projects. It went from
support during competitive tendering, to preparing
overall concepts, accompanying planning and construction
phases and the downstream phase of the
energetic monitoring. Monitoring extends from an at
least one year phase of optimizing building automation,
to a further phase of energetic evaluation and
success control of a similar duration.
ZAE Bayern is currently carrying out the energetic
monitoring for the new school building of the State
Technical and vocational secondary school FOS BOS
Erding, which is a passive house. Besides considering
comfort and energy, also health-related aspects as
well as the user himself are in the focus. The technical
installations and the regulation concept were built
very closely to the calculated requirements. So among
other things indoor air quality, illumination, user behavior
and level of satisfaction will be studied within
the evaluation.
The pilot project of the building owner – the administrative
district Erding – is promoted by the German
Federal Environmental Foundation (Deutsche Bundesstiftung
Umwelt, DBU AZ 26170/02-25).
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
J. M. Kuckelkorn
87

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
88

04
|
standorte
locations
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
89

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
90
04.01
|
Abteilung „technik für energiesysteme und
erneuerbare energien“
Division: “technology for energy systems and Renewable energy”
Die Garchinger Abteilung entwickelt Techniken zur
Energieumwandlung und zur Erschließung Erneuerbarer
Energien. Dazu werden thermodynamische
Systeme wie thermische Speicher, Wärmepumpen
und Kältemaschinen, sowie elektrochemische Systeme
wie Brennstoffzellen, elektrochemische Speicher
betrachtet. Diese Systeme werden in Konzepten
zur Nutzung von Sonnenenergie, Biomasse und
zur Erschließung von geothermischer Energie eingesetzt.
Die Abteilung entwickelt neue Komponenten,
plant Referenzanlagen und betreut Pilotinstallationen
messtechnisch.
Alle Systemanalysen und -betrachtungen werden
simulationsgestützt optimiert und unter ökologischen
und ökonomischen Gesichtspunkten bewertet.
F & E IN DEN THEMENFELDERN:
Energiespeicher
΍ Entwicklung und Charakterisierung neuer Materialien
zur Speicherung thermischer Energie.
Bestimmung der thermophysikalischen Eigenschaften
von Phasenwechselmaterialien (PCM)
und thermo-chemischen Reaktionen im Hinblick
auf Speicheranwendungen.
΍ Entwicklung innovativer Speicherkonzepte thermo-chemischer
und latenter Wärme- und Kältespeicher
und Erprobung neuer Methoden zur
Leistungsverbesserung bei Latentwärmespeichern.
The division in Garching develops energy conversion
techniques and methods for utilizing renewable energies.
To this end, thermo-dynamic systems such as
thermal storage systems, heat pumps and chillers are
investigated, as well as electrochemical systems like
fuel cells and electrochemical storages. These systems
are employed to thermally convert solar energy
and biomass and are also used to tap geothermal
energy. In this vein, the division develops new components,
plans reference units and monitors pilot installations.
Systems are analyzed and optimized with the aid of
simulations and are evaluated with respect to ecological
and economical factors.
R & D IN THE FIELDS OF:
Energy Storage
΍ Developing and characterizing new materials for
thermal energy-storage. Determination of thermophysical
properties of phase change materials
(PCM) and thermochemical reactions with regard
to storage applications.
΍ Development of innovative storage concepts for
thermochemical and latent heat and cold storages,
and testing new methods to improve performance
of latent heat accumulators.
΍ Developing advanced concepts for the seasonal
storage of solar heat and testing them experimentally.
΍ Redox systems are examined for the storage of
electric energy.

΍ Entwicklung fortschrittlicher Konzepte zur saisonalen
Speicherung solarer Wärme und deren experimentelle
Überprüfung.
΍ Betrachtung von Redoxsystemen zur Speicherung
von elektrischer Energie.
Energieoptimierte Gebäude
΍ Zeitlich hoch aufgelöste, thermische Simulation
neu zu erstellender oder bereits bestehender Gebäude
bzw. städtischer Quartiere unter Berücksichtigung
aller energieliefernden und -verbrauchenden
Systeme.
΍ Entwicklung innovativer Ansätze für den optimierten
Bau bzw. die energetische Sanierung
von Gebäuden und deren Betrieb.
Energieeffiziente Prozesse
΍ Abwärmenutzung mit Absorptionswärmepumpen
und -kältemaschinen zur Wärme- und Kälteversorgung
und Entwicklung thermodynamischer
Prozesse zur solaren Klimatisierung.
Untersuchung flüssiger und fester Arbeitsstoffe
und deren Wärme- und Stoffübergänge bei Absorption
und Desorption in geschlossenen und
offenen System.
΍ Entwicklung und Verbesserung von Kleinfeuerungen
und ihre Bewertung hinsichtlich des
Emissionsverhaltens für Feinstaub, CO2 und anderer
Schadgase.
΍ Entwicklung von Konzepten für elektrische und
thermische Nutzung der Tiefengeothermie und
Biomasse-basierter Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
und Konzipierung von Nahwärmesystemen.
΍ Entwicklung von hoch effizienten Kollektoren
zur solaren Prozesswärmebereitstellung und von
solar gestützten Anlagen zur umfassenden Versorgung
von Gebäuden mit thermischer Energie.
΍ Untersuchung von Brennstoffzellensystemen
(PEM, DMFC, SOFC) als Kfz-Antrieb oder zur mobilen
bzw. stationären Elektrizitätsbereitstellung
im kleineren Leistungsbereich.
΍ Entwicklung von Einzelzellen und komplette
Brennstoffzellenstacks und deren detaillierte
Vermessung.
Systemtechnische Modellierung
΍ Vorhersage der Potentiale für innovative Ansätze
im Bereich der thermischen Energiespeicherung
und Wärmetransformation, sowie eine technische
und ökonomische Machbarkeit.
΍ Erstellen umfassender Energiekonzepte unter
Einbeziehung innovativer Technologien, wie Latentwärmespeicher
oder Absorptionskältemaschinen.
Energy Optimized Buildings
΍ Highly time-resolved simulations of planned or already
existing buildings or town districts, taking
all systems that deliver and consume energy into
consideration.
΍ Developing innovative approaches, so construction
and energy conserving renovation of buildings and
their operation can be optimized.
Energy Efficient Processes
΍ Using waste heat with absorption heat pumps and
cooling machines for heat and cooling supply and
developing thermo dynamical processes for solar
air-conditioning. Examining liquid and solid agents
and their heat and mass transfers during absorption
and desorption in closed and open systems.
΍ Developing and improving small combustion devices
und their evaluation concerning emission behavior
(fine dust, CO2 and other polluting gases).
΍ Developing concepts for electrical and thermal application
of deep geothermics and trigeneration
solutions (Trigeneration = power-heat-cold/chilling)
based on biomass and preparing district heating
systems.
΍ Developing highly efficient collectors for solar process-heat
provision and of solar supported installations
which fully provide buildings with thermal
energy.
΍ Investigation of fuel cell systems (PEM, DMFC,
SOFC) for vehicle drive systems, or for the mobile
respectively stationary electricity supply in smaller
power ranges.
΍ Development of solitary cells and whole stacks of
fuel cells, and their detailed measuring.
Systems modeling
΍ Prediction of the potentials of innovative approaches
in the field of thermal energy storage
and heat transformation, as well as predicting the
technical and economical feasibility.
΍ Making extensive energy concepts involving innovative
technologies like latent heat storages or adsorption
chillers.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
91

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
92
04.02
|
Abteilung „Funktionsmaterialien der
energietechnik“
Division: “Functional Materials for energy technology”
Die thematische Ausrichtung der Würzburger Abteilung
des ZAE Bayern liegt auf der Erforschung
und Entwicklung von Funktionsmaterialien der
Energietechnik und darauf aufbauender Komponenten
und Systeme. Schwerpunkte liegen dabei
in den Bereichen Entwicklung und Optimierung
von Materialien und hocheffizienten Systemen zur
Wärmedämmung. Dies schließt insbesondere Vakuumsuperisolationen,Hochtemperaturdämmungen,
wie auch solare Systeme zur Tageslichtnutzung
und Niedrigenergiearchitektur ein. Weitere Tätigkeitsfelder
sind die Entwicklung und Optimierung
von nanoporösen Kohlenstoff-Aerogelen für den
Einsatz in Hochtemperatur-Wärmedämmsystemen,
die Entwicklung von niedrig-emittierenden Keramiken
und Beschichtungen und die Erforschung und
Entwicklung organischer Solarzellen und Elektronik.
Insgesamt steht ein breites Know-how aus den Bereichen
neue Materialien, innovative Komponenten
und thermisches Management zur Verfügung.
F & E SCHWERPUNKTE IN DEN THEMEN-
FELDERN:
Energieoptimierte Gebäude
΍ Entwicklung und Optimierung von energieeffizienten
Materialien, Komponenten und Systemen
zum Wärme- und Lichtmanagement in Gebäuden.
΍ Experimentelle Bestimmung solaroptischer und
thermischer Kenngrößen.
΍ Thermische und tageslichttechnische dynamische
Gebäudesimulation.
Nanomaterialien
΍ Entwicklung nanoporöser Materialien für thermische
Superisolationen und Elektroden.
΍ Entwicklung neuer, speziell auf die Anforderungen
nanoporöser Materialien angepasster Charakterisierungsmethoden.
ZAE Bayerns division in Würzburg primarily researches
and develops functional materials, components
and systems for energy technology. One of the main
focuses is to develop and optimize insulating materials
and highly-efficient insulation systems, such as
vacuum insulation, high-temperature insulation materials
as well as solar systems for daylighting and
low-energy architecture. Other fields include developing
and optimizing nanoporous carbon aerogels
for use in high-temperature insulation systems,
low-e ceramics and coatings, and organic solar cells
and electronics.
All in all, we have a vast know-how in the fields of new
materials, innovative components and management
of energy systems.
R & D IN THE FIELDS OF:
Energy Optimized Buildings
΍ Development and optimization of energy-efficient
materials, components and systems for heat and
light management in buildings.
΍ Experimental determination of solar-optical and
thermal parameters.
΍ Thermal and dynamic daylight building simulations.
nanomaterials
΍ Development of nanoporous materials for thermal
super-insulations and electrodes.
΍ Development of new characterization methods
customized to nanoporous materials.
thermophysics and thermosensorics
΍ Modelling and optimization of highly-insulating
systems and components.
΍ Rapid dynamic metrological techniques to quantify
thermophysical properties.
΍ Quantification of the infrared-optical properties of
materials, components and systems.
΍ Development and evaluation of metrological techniques
and physical models as well as computer
simulations to record and describe of heat and radiation
transport processes in complex systems.

Thermophysik und Thermosensorik
΍ Modellierung und Optimierung von hoch wärmedämmenden
Systemen und Komponenten.
΍ Schnelle dynamische Messverfahren zur
Quantifizierung von thermophysikalischen
Eigenschaften.
΍ Quantifizierung infrarot-optischer Eigenschaften
von Materialien, Komponenten und
Systemen .
΍ Entwicklung und Evaluierung sowohl von Messmethoden
als auch physikalischen Modellen sowie
Computersimulationen zur Erfassung und
Beschreibung von Wärme- und Strahlungstransport-vorgängen
in komplexen Systemen.
Photovoltaik
΍ Entwicklung, Herstellung und
Charakterisierung organischer Halbleiter und
Halbleiter-Bau elemente für organische Photovoltaik
und Elektronik.
΍ Entwicklung und Optimierung von
Superkondensatoren.
Photovoltaics
΍ Development, production and characterization of
organic semiconductors and semiconductor components
for organic photovoltaics and electronics.
΍ Development and optimization of supercapacitors.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
93

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
94
04.03
|
Abteilung „thermosensorik und photovoltaik“
Division: „thermosensorics and photovoltaics“
Das Arbeitsspektrum der Erlanger Abteilung beinhaltet
die Entwicklung eigener Konzepte und Herstellprozesse
für Solarzellen auf Basis von dünnem
Silicium (Siliciumphotovoltaik) und organischen
Halbleitern (OPV). Zudem werden neuartige bildgebende
Verfahren zur Charakterisierung von Solarzellen
und Modulen (z.B. Infrarot (IR)-Thermographie,
Elektrolumineszenz) entwickelt und
angewendet. Ein Prüflabor für Photovoltaik-Module
mit indoor-Testständen und outdoor-Testgelände
(Flachdach der Universität) befindet sich im Aufbau.
Das ZAE Bayern ist Mitglied im Energie Campus
Nürnberg (EnCN).
Der Aufbau eines Labors für drucktechnisch hergestellte
Solarzellen (OPV, CIS, Si) im Rahmen des F&E
Projektes „Solarfabrik der Zukunft“ befindet sich in
Planung.
The field of investigation of the division in Erlangen
consists of the development of own concepts and production
processes for solar cells on the basis of thin
silicon (silicon photovoltaics) and organic semiconductors
(OPV). In addition novel imaging methods for
the characterization of solar cells and modules (e.g.
infrared (IR) thermal imaging, electroluminescence)
are developed and applied. A testing lab for photovoltaic
modules with indoor test facilities and an outdoor
test area (flat roof of the university) are under
construction.
ZAE Bayern is a member of the Energie Campus Nürnberg
– EnCN (Energy Campus Nuremberg).
A laboratory for typographically produced solar cells
(OPV, CIS, Si) in the framework of the R&D project “Future
Solar Factory” is planned.

F & E IN DEN THEMENFELDERN:
Photovoltaik
΍ Entwicklung von neuartigen Si-Dünnschicht-
Solarzellenkonzepten, Prozessentwicklung, großflächige
Schichtabscheidung, Zellherstelllung
Charakterisierung, Simulation.
΍ Entwicklung von organischen Solarzellen (OPV)
und geeigneten Herstellverfahren.
΍ Aufbau und Betrieb einer Pilotlinie für OPV.
΍ Charakterisierung optischer und elektrischer
Parameter von Solarzellen.
΍ Charakterisierung organischer Teststrukturen
und Solarzellen.
΍ Alterungstests an PV-Modulen.
΍ Prüflabor mit rückführbarer Leistungsmessung
mit gepulstem Sonnensimulator: Standard
Testing Conditions (STC) und Schwachlichtverhalten
΍ Bildgebende Defekterkennungsverfahren.
΍ Großer Freilandbereich: Langzeittests und
Messung des Temperaturkoeffizienten und
der nominellen Betriebstemperatur der Zellen
(NOCT).
Thermosphysik und -sensorik
΍ Werkstoff- und Prozesscharakterisierung mittels
schneller zeit-, orts- und wellenlängenaufgelöster
IR-Thermographie.
΍ Entwicklung optischer Charakterisierungsverfahren
für Solarzellen und Module mit IR- und
EL-Messverfahren.
R & D IN THE FIELDS OF:
Photovoltaics
΍ Development of novel Si thin-film solar cell
concepts, process development, large-scale layer
deposition, production of cells, characterization,
simulation.
΍ Development of organic solar cells (OPV) and
suitable manufacturing processes.
΍ Setup and operation of a pilot line for OPV.
΍ Characterizing optical and electrical parameters of
solar cells.
΍ Characterizing organic test structures and solar
cells.
΍ Aging tests on PV modules.
΍ Testing lab with traceable performance
measurement with a pulsed sun simulator: standard
testing conditions (STC) and diffuse light.
΍ Imaging defect-detection method.
΍ Large outdoor area: long-term tests and
measurements of the temperature coefficient and
the nominal operating cell temperature (NOCT).
thermosphysics and thermosensorics
΍ Material and process characterization by means of
rapid IR thermography with temporal, spatial and
wavelength resolution.
΍ Developing optical characterization-methods for
solar cells and modules with IR and EL measurement
techniques.
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
95

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
96

05
|
Veröffentlichungen
publications
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
97

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
98
05.01
05.01.01
Eingeladene Plenarvorträge
Plenary Invited Lectures
C.J. Brabec, Basics of organic photovoltaics
– Fabrication, springschool
Grundlagen der Organischen Photovoltaik,
Krippen, Germany, 28.02. – 03.03.2010
C.J. Brabec, Degradation Mechanisms in
organic solar cells, SPIE Optics+Photonics,
San Diego, USA, 01. – 05.08.2010
C.J. Brabec, Formulation Aspects of large
Area organic photovoltaic (opV) coatings,
MRS 2010 Fall Meeting,Boston, USA,
29.11. – 03.12.2010
C.J. Brabec, Material and Application
Aspects of printed solar cells, Exzellenz
Cluster Heidelberg: Forum Organic
Elec tronics, Heidelberg, Germany,
09.12.2010
C.J. Brabec, organic solar cells – A tutorial,
European Patent Office: O2E Initative,
München, Germany, 18.11.2010
C.J. Brabec, organic solar cells – from
fundamental research to first applications,
Zernike Institute for Advanced Materials
Colloquium, Groningen, Netherlands,
11.02.2010
C.J. Brabec, product and production aspects
of organic solar cells, Society for Information
Display, London, United Kingdom,
20. – 21.09.2010
C.J. Brabec, Reliability and failure
mechanisms of organic solar cells,
4th International Symposium Technologies
for Polymer Electronics, Rudolstadt,
Germany, 19.05.2010
C. Buerhop-Lutz, Bildgebende Meßverfahren
zur Fehlerdetektion von
cigs-Modulen, Statusseminar Photovoltaik,
Berlin, Germany, 23. – 24.11.2010
F. Buttinger, großanlagentechnik: große
solaranlagen im Mehrgeschosswohnungsbau,
Einsteigerseminar
Solarthermie, 20. Symposium thermische
Solarenergie, Bad Staffelstein, Germany,
04.05.2010
C. Deibel, A. Baumann, A. Förtig,
M. M ingebach, D. Rauh, T. Strobel,
A. Wagenpfahl, V. Dyakonov, the open
circuit Voltage in polymer-Fullerene solar
cells, MRS Spring Meeting, San Francisco,
USA, 05. – 09.04.2010
|
Vorträge und poster
presentations and posters
V. Dyakonov, charge transfer states and
oxygen induced Degradation in polymer-
Fullerene solar cellls, Complex Interactions
& Mechanisms in Organic Photovoltaics,
Brisbane, Australia, 01. – 03.07.2010
V. Dyakonov, nanostructured polymer-
fullerene blends for photovoltaic applications:
photon management issue,
First German-Russian Symposium on
Nanomaterials – New Horizons (RusNano-
Forum), Moscow, Russia, 03.11.2010
V. Dyakonov, oxygen induced Degradation
in polymer-Fullerene solar cells, International
Conference on Science and Technology
of Synthetic Materials (ICSM), Kyoto, Japan,
04. – 09.07.2010
V. Dyakonov, photovoltaic Research at
ZAe Bayern, Cluster Symposium Organic
Photvoltaics, Würzburg, Germany,
16.09.2010
V. Dyakonov, C.J. Brabec, J. Hauch,
photovoltaik – neue konzepte,
FVEE- Jahrestagung „Forschung für das
Zeitalter der erneuerbaren Energien“, Berlin,
Germany, 11. – 12.10.2010
V. Dyakonov, spectroscopic signatures of
photogenerated Radical Anions in
polymer-[70]Fullerene Bulk heterojunctions,
217th ECS Meeting, Vancouver,
Canada, 25. – 30.04.2010
H.P. Ebert, current research at the
ZAe Bayern – Advanced pcM Applications
for energy efficient Buildings, IV Thermal
Mass Workshop, Clearwater Beach, USA,
04. – 05.12.2010
H.P. Ebert, Funktionsmaterialien für mehr
energieeffizienz – hightech für den Alltag,
„Physik am Samstag“ der Fakultät für Physik
und Astronomie, Würzburg, Germany,
06.03.2010
H.P. Ebert, Materialentwicklungen und
trends von Fassadendämmstoffen,
Fachtagung der Bauakademie Sachsen
„Energieeffiziente Gebäudehüllen“,
Reinsdorf, Germany, 19.01.2010
A. Hauer, Abwärmenutzung durch
thermische energiespeicher in
industriellen prozessen,
Energieeffizienz in der Produktion,
Düsseldorf, Germany, 10. – 11.11.2010
A. Hauer, Adsorption processes for energy
Applications, 49th Tutzing Symposium
„ Adsorption – Delving into the Molecular
Scale“, Tutzing, Germany, 14.06.2010
A. Hauer, Beurteilung fester Adsorbentien
für Wärmepumpen- und Wärmespeicheranwendungen,
Kolloquium DLR Institut für
Technische Thermodynamik, Stuttgart,
Germany, 01.07.2010
A. Hauer, compact thermal energy
storages: potential and limitations for
Different Applications, EuroSun 2010 – International
Conference on Solar Heating,
Cooling and Buildings, Graz, Austria,
28.09. – 01.10.2010
A. Hauer, Dezentrale Wärmespeicher, 1.
Workshop „Dezentrale Energiespeichertechnologien“,
Chemitz, Germany,
28.10.2010
A. Hauer, energiespeicherung und netzmanagement,
FVEE-Jahrestagung 2010
„Forschung für das Zeitalter der
erneuerbaren Energien“, Berlin, Germany,
11. – 12.10.2010
A. Hauer, E. Lävemann, kühlen mit
salz lösungen, Energietechnisches
Symposium „Techniktrends für Nichtwohngebäude“,
Zittau, Germany, 03.03.2010
A. Hauer, open Adsorption systems for
heating, cooling and energy storage –
Material evaluation, Demonstration project
and theoretical limits, Workshop on
Sorption Materials at Fondazione Bruno
Kessler, Trento, Italy, 03.02.2010
A. Hauer, possibilities of thermal energy
storage in electricity grids, Pan- European
Energy Storage Forum, London, UK,
20. – 21.09.2010
A. Hauer, thermochemical energy storage
systems, 5th Forum on New Materials
(CIMTEC), Montecatini Terme, Italy,
18.06.2010
A. Hauer, thermochemische Reaktionen –
internationale Aktivitäten in der
An gewandten Forschung,
Experten-Workshop „Thermische Speicher:
Potentiale und Grenzen der Steigerung der
Energiespeicherdichten“, Berlin, Germany,
28. – 29.06.2010

A. Hauer, thermochemische Reaktionen
und phasenwechselmaterialien: potential,
Bewertung, perspektiven, Fachgespräch
Förderstrategie Energiespeicher von BMWi,
BMBF und BMU, Bonn, Germany,
09. – 10.09.2010
U. Heinemann, Wärmedämmungen für
kühlfahrzeuge: stand der technik und
Wege für die Zukunft, Jahrestagung
Transfrigoroute Deutschland und
Transfrigoroute International, Berlin,
Germany, 28. – 29.10.2010
U. Hoyer, Methoden zur erkennung
defekter Module – Das pV-prüflabor des
ZAe Bayern, Bayern Innovativ
Cluster-Forum: Recycling in der Photovoltaik,
München, Germany, 01.12.2010
J.M. Kuckelkorn, großversuchsstand zur
Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit
von erdwärmesonden- systemen,
SKZ-Seminar „Kunststoffe in geothermischen
Anwendungen“, Würzburg,
Germany, 21.10.2010
J.M. Kuckelkorn, grundlagen zur oberflächennahen
geothermie – Anwendung
und Auslegung, SKZ-Seminar „Kunststoffe
in geothermischen Anwendungen“,
Würzburg, Germany, 21.10.2010
T. Kunz, I. Burkert, N. Gawehns, M. Hessmann,
R. Auer, herstellung kristalliner
si-Dünnschichtsolarzellen auf biologisch
abgeleiteten substraten, Statusseminar
Photovoltaik, Berlin , Germany,
23. – 24.11.2010
E. Lävemann, thermische energiespeicher –
theoretische grenzen und Beurteilungskriterien,
Experten-Workshop „Thermische
Speicher: Potentiale und Grenzen der
Steigerung der Energiespeicherdichten“,
Berlin, Germany, 28. – 29.06.2010
J. Manara, theoretische grundlagen des
Wärmetransports durch infrarot- strahlung,
2. Fachtagung Infrarotheizung, Halle,
Germany, 22.09.2010
H. Mehling, current research at the ZAe
Bayern – testing, data representation and
modelling of pcM, IV Thermal Mass
Workshop, Clearwater Beach, USA,
04. – 05.12.2010
G. Reichenauer, Applikative Beispiele aus
dem Bereich der energieforschung,
Workshop zur Charakterisierung von
Materialeigenschaften über Sorptionsmessungen,
Ansbach, Germany, 19. – 20.05.2010
G. Reichenauer, chancen und herausforderungen
von hochporösen sol-gel
basierten Formkörpern, 3. Sol-Gel Fachtagung,
Würzburg, Germany,
28. – 29.09.2010
M. Reuß, oberflächennahe geothermie in
der kälteerzeugung, OTTI- Seminar
„ Effiziente Kältetechnik in Gewerbe und
Industrie“, Regensburg, Germany,
03. – 04.02.2010
M. Reuß, oberflächennahe geothermie und
VDi 4640, 1. VDI-Konferenz Wärmepumpen,
Stuttgart, Germany, 08. – 09.06.2010
M. Reuß, Richtlinie VDi 4640 – thermische
nutzung des untergrunds,
OTTI – 10. Internationales Anwenderforum
Oberflächennahe Geothermie, Linz, Austria,
19. – 21.04.2010
M. Reuß, solar District heating with
seasonal storage in germany,
CanSIA Western Solar Conference 2010,
Calgary, Canada, 26. – 27.05.2010
M. Reuß, solar-Wärmepumpe – eine
sinnvolle kombination?, 10. Wärmepumpen
Fachtagung: Die Nutzung von Umweltwärme
im Neubau und Bestand, Bonn,
Germany, 08.07.2010
M. Reuß, techniken der oberflächennahen
geothermie, OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geo thermie, Linz, Austria, 19. – 21.04.2010
M. Rzepka, elektrische energiespeicher,
DPG Frühjahrstagung, Bonn, Germany,
15. – 19.03.2010
U. Stimming, european platform of
universities engaged in energy Research,
HRK-Informations- und Strategietag für
Deutsche Hochschulleitungen, Straßburg,
France, 19. – 20.01.2010
H. Weinläder, high-insulating window and
facade systems: energy savings and energy
generation with the help of window glass
and window frames, research and
develop ment results, products and
applications, Symposium glass technology
live, Düsseldorf, Germany,
29.09. – 01.10.2010
H. Weinläder, hochwärmedämmendes
Vakuumisolierglas für leichte und schlanke
Fenster – entwicklungsstand in Forschung
und Anwendung, Fassade10, Augsburg,
Germany, 28.01.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
H. Weinläder, innovative Verglasungen und
Fenster, 30. Frühjahrsseminar Unternehmerverband
Metall Baden-Württemberg,
Schluchsee, Germany, 12. – 13.03.2010
H. Weinläder, Vacuum insulation glass:
structure, data and long-term stability,
Symposium glass technology live,
Düsseldorf, Germany, 29.09. – 01.10.2010
H. Weinläder, Vakuumverglasung – hochwärmegedämmte
Fenster- und Fassadenelemente,
Fachforum Innovative Dämmund
Baustoffe, München, Germany,
26.11.2010
05.01.02
Fachvorträge
Contributed Talks
C. Balzer, S. Braxmeier, G. Reichenauer,
L. Weigold, length change upon adsorption
(micro- and mesopores) – new results,
XV. porotec Workshop über die Charakterisierung
von feinteiligen und porösen
Festkörpern, Bad Soden, Germany,
16. – 17.11.2010
A. Baumann, A. Wagenpfahl, C. Deibel,
V. Dyakonov, polaron Recombination
Dynamics in Bulk heterojunction solar
cells, DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
C. Deibel, T. Strobel, V. Dyakonov, Role of the
charge transfer state for organic solar
cells, DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
C. Deibel, D. Rauh, A. Wagenpfahl,
V. Dyakonov, the impact of Recombination
on the photocurrent in polymer- Fullerene
solar cells, Hybrid and Organic
Photovoltaics Conference, Assisi, Italy,
23. – 27.05.2010
C. Deibel, M. Mingebach, D. Rauh,
A. Wagenpfahl, V. Dyakonov, the photocurrent
in Bulk heterojunction solar cells, SPIE
Optics+Photonics, San Diego, USA,
01. – 05.08.2010
P. Desclaux, S. Nürnberger, M. Rzepka,
U. Stimming, Direct carbon conversion in a
soFc system, Fuel Cells Sciences &
Technology, Zaragoza, Spain,
06. – 07.10.2010
99

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
A. Förtig, J. Lorrmann, A. Baumann, C. Deibel,
V. Dyakonov, charge trapping as the origin
of the high order Recombination in
pristine and Annealed polythiophene-Fullerene
solar cells, MRS Fall Meeting, Boston,
USA, 28.11. – 03.12.2010
A. Förtig, A. Baumann, D. Rauh, T. Gerbich,
V. Dyakonov, C. Deibel, high order
temperature Dependent Recombi nation in
polymer-Fullerene solar cells,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
M. Geisler, S. Vidi, H.P. Ebert , study on the
principle mechanisms of heat transfer for
cryogenic insulations – especially
accounting for the temperature dependent
deposition-evacuation of the filling gas
(self-evacuating systems),
23rd International Cryogenic Engineering
Conference, Breslau, Poland, 19. – 23.07.2010
J. Gorenflot, D. Mack, D. Rauh, S. Krause,
C. Deibel, A. Schöll, F. Reinert, V. Dyakonov,
energetics of excited states in the
conjugated polymer poly(3-hexylthiophene),
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
J. Gorenflot, D. Mack, D. Rauh, S. Krause,
C. Deibel, A. Schöll, F. Reinert, V. Dyakonov,
energetics of excited states in the
conjugated polymer poly(3-hexylthiophene),
International Conference on Science
and Technology of Synthetic Materials
(ICSM), Kyoto, Japan, 04. – 09.07.2010
M. Hammer, C. Deibel, V. Dyakonov, electron
Mobility in Methanofullerenes,
DP G Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
A. Hauer, E. Lävemann, hocheffiziente
Wärmespeicher auf der Basis von
sorptionsprozessen, DECHEMA ProcessNet
Jahrestagung 2010, Aachen, Germany,
22.09.2010
U. Heinemann, Von der angepassten zur
sich anpassenden gebäudehülle –
Materialien und systeme, Workshop
„ Sensitive und reaktionsfähige Gebäude“,
Hannover, Germany, 24. – 25.06.2010
M. Himpel, S. Hiebler, M. Helm,
C. Schweigler, long term results from a
latent heat storage developed for a solar
heating and cooling system, EUROSUN
2010, Graz, Austria, 29.09 – 01.10.2010
100
M.H. Keller, A. Erb, J. Manara, M. Arduini-
Schuster, Bestimmung des Brechungsindex
von semitransparenten Materialien,
Jahrestagung AK Thermophysik, Karlsruhe,
Germany, 04. – 05.03.2010
H. Kraus, A. Sperlich, C. Deibel, V. Dyakonov ,
conjugated polymers and Fullerenes under
oxygen exposure: An electron spin
Resonance study, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
J.M. Kuckelkorn, großversuchsstand zur
Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit
von erdwärmesonden-systemen,
OTTI – 10. Internationales Anwenderforum
Oberflächennahe Geothermie, Linz, Austria,
20. – 21.04.2010
J.M. Kuckelkorn, M. Reuß, untersuchung der
hydraulischen Durchlässigkeit von
erd wärmesondensystemen,
Geothermiekongress 2010, Karlsruhe,
Germany, 17. – 19.11.2010
M. Liedtke, A. Sperlich, H. Kraus,
A. Baumann, C. Deibel, V. Dyakonov,
C. Cardona, charge carrier generation in
organic solar cells using a c80 Fullerene,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
J. Lorrmann, B.H. Badada, C. Deibel,
O. Inganäs, V. Dyakonov, Analytic
framework for transient current
experiment – charge carrier extraction by
linearly increasing Voltage, International
Simulation Workshop 2010 on Organic
Electronics & Photovoltaics (ISW’10),
Winterthur, Switzerland,
30.06. – 02.07.2010
J. Lorrmann, B.H. Badada, C. Deibel,
O. Inganäs, V. Dyakonov, Analytical analysis
of the celiV theory, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
J. Manara, M. Reidinger, M. Rydzek,
M. Arduini-Schuster, polymer-Based
pigment coatings on Flexible substrates
with spectrally selective characteristics to
improve the thermal properties,
6th Coatings Science International (CoSi),
Noordwijk, Netherlands, 28.06. – 02.07.2010
J. Manara, Verkapselung organischer und
anorganischer latentwärmespeichermaterialien,
Innovationsforum Thermische
Energiespeicherung, Freiberg, Germany,
27. – 28.05.2010
H. Mehling, einsatz von pcM zum heizen
und kühlen von gebäuden, Sitzung der FGK
Arbeitsgruppe „Raumklima und Behaglichkeit“,
Esslingen, Germany, 07.06.2010
H. Mehling, energieeffiziente klimatisierung
mit phasenwechselmaterialien,
Innovationsforum Thermische Energiespeicherung,
Freiberg, Germany,
27. – 28.05.2010
H. Mehling, Überblick über die Materialklassen
und potentialabschätzung – hochtemperatur,
DFG-Workshop „Thermische
Speicher: Potentiale und Grenzen der
Steigerung der Energiespeicherdichte“,
Berlin, Germany, 28. – 29.06.2010
M. Mingebach, M. Limpinsel, A. Wagenpfahl,
A. Goldmann, C. Deibel, V. Dyakonov, pulsed
photocurrent Measurements in Bulk
heterojunction solar cells,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
M. Mingebach, M. Limpinsel, A. Wagenpfahl,
A. Goldmann, C. Deibel, V. Dyakonov,
pulsed photocurrent Measurements in Bulk
heterojunction solar cells,
Plastic Electronics , Dresden, Germany,
18. – 22.10.2010
S. Natzer, M. Walch, C. Schweigler,
unterstützung von trockener Rück kühlung:
Vorkühleffekt bei installation in tiefgeschossen,
Deutsche Kälte-Klima-Tagung,
Magdeburg, Germany, 17. – 19.11.2010
M. Pröll, thermal Response test, 1. VDI-Konferenz
Wärmepumpen, Stuttgart, Germany,
08. – 09.06.2010
M. Pröll, tRt – internationaler stand,
weitere entwicklung und standardisierung,
7. Biberacher Geothermietag, Biberach,
Germany, 02.12.2010
M. Pröll, Vergleich verschiedener Methoden
zur Bestimmung thermischer untergrundeigenschaften,
OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geothermie, Linz, Austria, 20. – 21.04.2010
M. Radspieler, C. Schweigler, experimentelle
untersuchung der ionischen Flüssigkeit
eMiM so 4 als sorbens in einer einstufigen
kältemaschine mit adiabater Absorption,
Deutsche Kälte-Klima-Tagung, Magdeburg,
Germany, 17. – 19.11.2010

G. Reichenauer, M. Böhm, S. Braxmeier,
optical switching of porous silica upon gas
sorption, XV. porotec Workshop über die
Charakterisierung von feinteiligen und
porösen Festkörpern, Bad Soden, Germany,
16. – 17.11.2010
M. Rydzek, M. Reidinger, M. Arduini-
Schuster, J. Manara, iR-optical and
structural characterization of sol-gel
Deposited tco-coatings, The 8th International
Conference on Coatings on Glass and
Platics (ICCG 8), Braunschweig, Germany,
13. – 17.06.2010
M. Rydzek, M.H. Keller, M. Arduini- Schuster,
J. Manara, Reduktion des strahlungstransports
durch iR-trübungsmittel,
Jahrestagung AK Thermophysik, Karlsruhe,
Germany, 04. – 05.03.2010
J. Schafferhans, S. Neugebauer, A. Baumann,
A. Wagenpfahl, C. Deibel, V. Dyakonov,
oxygen induced degradation of
p3ht:pcBM solar cells,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
C. Scherdel, G. Reichenauer, R. Gayer,
T. Slawik, T. Scherb, carbon Xerogels from
Aqueous Base catalyzed phenol-
Formaldehyde gels, Carbon 2010, Clemson,
USA, 11. – 16.07.2010
C. Scherdel, G. Reichenauer, M. Wiener,
comparison of micropore and external
surface data derived from the Bet-, the
DR- and the t-plot evaluation of the
isotherm, XV. porotec Workshop über die
Charakterisierung von feinteiligen und
porösen Festkörpern, Bad Soden, Germany,
16. – 17.11.2010
C. Schweigler, M. Helm, M. Riepl, M. Becker,
solar cooling: system Design and
engineering, Task 38 – Solar Air-
Conditioning and Refrigeration, Orlando,
USA, 02.01.2010
A. Sperlich, M. Liedtke, H. Kraus,
O. Poluektov, C. Deibel, N. Martin,
V. Dyakonov, spectroscopic signatures of
c70-Anions in polymer-Fullerene
composites , DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
L. Staudacher , co2 heat pipe zur Beheizung
von eisenbahnweichen, OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geothermie, Linz, Austria, 20. – 21.04.2010
L. Staudacher, D. Schink, co 2 heat pipe zur
direkten nutzung von erdwärme, 1. VDI –
Fachkonferenz „Wärmepumpen – Umweltwärme
effizient nutzen“, Stuttgart,
Germany, 08. – 09.06.2010
A. Steindamm, A.K. Tripathi, R. Stöhr,
J. Wrachtrup, J. Pflaum, comparative
transport studies in Bridgman and
sub limation grown 9,10-Diphenylanthracene
single crystals, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
T. Swonke, M. Wagner, C.J. Brabec, U. Hoyer,
J. Bachmann, C. Buerhop-Lutz, imaging
technologies for Reliability Assessment in
Flexible photovoltaics, pro flex 2010,
Dresden, Deutschland, 21. – 22.09.2010
A. Wagenpfahl, D. Rauh, C. Deibel,
V. Dyakonov, numerical simulation of
s-shaped organic bulkheterojunction solar
cell current–voltage characteristics ,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
A. Wagenpfahl, D. Rauh, C. Deibel,
V. Dyakonov, on the s-shape current-voltage
characteristics of organic solar devices –
charge carrier extraction at metal-organic
interfaces, International Simulation
Workshop 2010 on Organic Electronics &
Photovoltaics (ISW‘10), Winterthur,
Switzerland, 30.06. – 02.07.2010
L. Weigold, T. Noisser, C. Balzer, G. Reichenauer,
Mechanical properties of porous silica
and hybrid Materials, MRS Fall Meeting,
Boston, USA, 28.11. – 03.12.2010
R. Winter, F. Wörner, M. Hammer, C. Deibel,
J. Pflaum, correlation between the
effective contact resistance and the charge
carrier transport in organic semiconductors
of different mobility, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
M. Woiton, M. Heyder, A. Laskowsky, E. Stern,
M. Scheffler, C.J. Brabec, netlike structured
surfaces from preceramic polymers, 7th
International Conference on High Temperature
Ceramic Matrix Composites (HT-CMC
7), Bayreuth, Germany, 20. – 22.09.2010
M. Woiton, J. Gutierrez, M. Heyder,
M. Scheffler, E. Stern, porous polymer
Derived ceramic surface layers from
Demixing processes, 34th International
Conference and Exposition on Advanced
Ceramics and Composites (ICACC), Daytona
Beach, USA, 24. – 29.01.2010
05.01.03
Poster
Posters
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
C. Balzer, S. Braxmeier, G. Reichenauer,
L. Weigold, length change upon adsorption
(micro- and mesopores) – new results,
XV. porotec Workshop über die Charakterisierung
von feinteiligen und porösen
Festkörpern, Bad Soden, Germany,
16. – 17.11.2010
A. Baumann, J. Schafferhans, A. Wagenpfahl,
C. Deibel, V. Dyakonov, origin of the
Reduced efficiency in Aged organic solar
cells, MRS Spring Meeting, San Francisco,
USA, 05. – 09.04.2010
M. Binder, D. Rauh, C. Deibel, V. Dyakonov,
charge transfer states in polymer:Fullerene
solar cells, DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
S. Braxmeier, R. Longtchi, G. Reichenauer,
C. Scherdel, pyrolysis and Activation
Monitored by in-situ gas Analysis, Carbon
2010, Clemson, USA, 11. – 16.07.2010
F. Fischer, G. Storch, E. Lävemann, A. Hauer,
energy Applications of open cycle
Adsorption systems, 22. Deutsche
Zeolith-Tagung, München, Germany,
03. – 05.03.2010
A. Förtig, M. Mingebach, M. Limpinsel,
A. Wagenpfahl, V. Dyakonov, C. Deibel,
investigations of the photocurrent in
polymer – Fullerene solar cells, springschool
Grundlagen der Organischen
Photovoltaik, Krippen, Germany,
28.02. – 03.03.2010
V. Gazuz, C. Buerhop-Lutz, electroluminescence
imaging for detection of power
losses in solder contacts between busbar
and interconnect in solar cells, 25th
European Photovoltaic Solar Energy
Conference and Exhibition and 5th World
Conference on Photovoltaic Energy
Conversion, Valencia, Spain,
06. – 09.09.2010
B. Gieseking, D. Kreier, M. Liedtke, C. Deibel,
V. Dyakonov, Femtosecond transient
Absorption spectroscopy of organic
semiconductors, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
101

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
B. Gieseking, D. Kreier, B. Jaeck, C. Deibel,
V. Dyakonov, time-Resolved photoluminescence
and transient Absorption spectroscopy
of organic semiconductors, Bayern
Innovativ OPV Meeting , Würzburg,
Germany, 16.09.2010
A. Göbel, F. Hemberger, H.P. Ebert, A new
laser flash system for thermal diffusivity
measurement at cryogenic temperatures,
International Cryogenic Engineering
Conference 23 – International Cryogenic
Materials Conference 2010, Wrocław,
Poland, 19. – 23.07.2010
J. Gorenflot, D. Mack, D. Rauh, S. Krause,
C. Deibel, A. Schöll, F. Reinert, V. Dyakonov,
energetics of excited states in the
conjugated polymer poly(3-hexylthiophene),
Final Meeting Marie Curie SolarNtype
project, Alicante, Spain, 22. – 24.09.2010
M. Gunz, J. Gorenflot, C. Deibel, V. Dyakonov,
Decay of excited species in p3ht:pcBM
blends studied by transient absorption,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
S. Hafner, A. Baumann, C. Deibel, V. Dyakonov,
Recombination in p3ht based solar
cells with Different Acceptor Materials,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
U. Hoyer, S. Diatschuk, T. Swonke, R. Auer,
C.J. Brabec, hinterlüftung von solargeneratoren,
25. Symposium Photovoltaische
Solarenergie, Bad Staffelstein, Germany,
03. – 05.03.2010
U. Hoyer, J. Bachmann, T. Swonke, M. Wagner,
C.J. Brabec, J. Hauch, R. Steim, Quality
control and Defect imaging Methods for
organic photovoltaic Modules, Internationale
Konferenz mit Fachausstellung
„Organische Photovoltaik“, Würzburg,
Germany, 16.09.2010
F. Jakubka, M. Heyder, F. Machui, J. Kaschta,
C.J. Brabec, large Area Deposition of
organic semiconductor Formulations:
Rheology, Quality Aspects and coating
stabiliy, Internationale Konferenz mit
Fachausstellung „Organische Photovoltaik“,
Würzburg, Germany, 16.09.2010
M.H. Keller, M. Arduini-Schuster, J. Manara,
G. Tzschichholz, G. Steinborn, influence of
composition and microstructure on the
radiative properties of low-emitting
ceramics, Materials Science and Engineering,
Darmstadt, Germany, 24. – 26.08.2010
102
M.H. Keller, M. Arduini-Schuster, J. Manara,
nano-composite ceramics with customized
iR-optical properties for increased energy
efficiency in high temperature applications,
1st International Conference on Materials
for Energy, Karlsruhe, Germany,
04. – 08.07.2010
J. Kern, M. Binder, H. Kraus, C. Deibel,
V. Dyakonov, charge transfer state
electroluminescence in MDMoppV:pc61BM
solar cells, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany,
22. – 26.03.2010
J. Kern, H. Kraus, C. Deibel, V. Dyakonov,
investigation of charge transfer states in
MDMo-ppV:pcBM solar cells, Plastic
Electronics 2010, Dresden, Germany,
18. – 22.10.2010
H. Kraus, A. Sperlich, C. Deibel, V. Dyakonov ,
photoluminescence Detected Magnetic
Resonance (plDMR) studies on oxygen
doped p3ht, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
H. Kraus, A. Sperlich, M. Liedtke, J. Kern,
C. Deibel, S. Filippone, J.L. Delgado, N. Martín,
V. Dyakonov, Radical Anions in polymer-
[c70]Fullerene Bulk heterojunctions – a
spectroscopic exploration, Plastic Electronics
2010, Dresden, Germany,
18. – 22.10.2010
H. Kraus, A. Sperlich, M. Zerson, C. Deibel,
R. Magerle, V. Dyakonov, semiconducting
polymers: Morphology and triplet states
studied with Magnetic Resonance and AFM
nanotomography, springschool Grundlagen
der Organischen Photovoltaik, Krippen,
Germany, 28.02. – 03.03.2010
M. Liedtke, A. Sperlich, H. Kraus, A. Baumann,
C. Deibel, V. Dyakonov, C. Cardona,
M. Wirix, J. Loos, enhanced triplet
generation in lu3n@c80:polymer Blends,
Bayern Innovativ OPV Meeting, Würzburg,
Germany, 16.09.2010
J. Lorrmann, B.H. Badada, C. Deibel,
O. Inganäs, V. Dyakonov, Analytic framework
for transient current experiment –
charge carrier extraction by linearly
increasing Voltage, MRS Fall Meeting,
Boston, USA, 28.11. – 03.12.2010
V. Lorrmann, M. Zeller, G. Reichenauer,
J. Pflaum, V. Dyakonov, Relationship
between structural properties and
electrochemical characteristics of electrochemical
doublelayer electrodes in
aqueous and organic electrolytes, DPG
Frühjahrstagung, Regensburg, Germany,
22. – 26.03.2010
J. Manara, M. Reidinger, M. Rydzek,
M.H. Keller, M. Arduini-Schuster, Functional
coatings with spectral-selective properties
in the field of textile architecture for
energetic refinement of buildings, 1st
International Conference on Materials for
Energy, Karlsruhe, Germany,
04. – 08.07.2010
M. Pröll, C. Thoma, schwach konzentrierender
pV-hybrid kollektor, OTTI – 20.
Symposium thermische Solarenergie, Bad
Staffelstein, Germany, 05. – 07.05.2010
M. Pröll, M. Reuß, tiefenaufgelöste
Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit,
Geothermiekongress 2010, Karlsruhe,
Germany, 17. – 19.11.2010
G. Reichenauer, M. Böhm, S. Braxmeier,
optical switching of porous silica upon gas
sorption, XV. porotec Workshop über die
Charakterisierung von feinteiligen und
porösen Festkörpern, Bad Soden, Germany,
16. – 17.11.2010
G. Reichenauer, V. Lorrmann, C. Weber,
M. Wiener, L. Weigold, J. Pflaum, sol-gel
Derived carbons for electrodes in supercapacitors,
1st International Conference on
Materials for Energy, Karlsruhe, Germany,
04. – 08.07.2010
M. Reuß, M. Pröll, ieA eces Annex 21
thermal Response test, Geothermiekongress
2010, Karlsruhe, Germany,
17. – 19.11.2010
M. Riepl, M. Helm, C. Schweigler, S. Kainer,
S. Kargl, M. Hörner, solar Assisted cooling
and heating with Multi-stage Absorption
chiller, EuroSun 2010 – International
Conference on Solar Heating, Cooling and
Buildings, Graz, Austria, 29.09. – 01.10.2010
E. Runze, A.K. Topczak, M. Zapf, M. Meseth,
T. Roller, J. Pflaum, influence And optimization
of the exciton Blocking layer in
Diindenoperylene Based photovoltaic cells,
DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010

M. Rydzek, M. Reidinger, M. Arduini-Schuster,
J. Manara, comparative study of sol-gel
Derived ito- and AZo-coatings for
electrical conducting & low-emitting
surfaces, 6th Coatings Science International
(CoSi), Noordwijk, Netherlands,
28.06. – 02.07.2010
L. Schaefer, H. Koch, K. Tangermann-Gerk,
M. Hessmann, T. Kunz, T. Frick, M. Schmidt,
laser Based Joining of Monocrystalline
silicon Foils, 6th International Conference
on Laser Assisted Net Shape Engineering
(LANE) , Erlangen, Germany, 21. – 24.09.2010
C. Scherdel, G. Reichenauer, M. Wiener,
comparison of micropore and external
surface data derived from the Bet-, the
DR- and the t-plot evaluation of the
isotherm, XV. porotec Workshop über die
Charakterisierung von feinteiligen und
porösen Festkörpern, Bad Soden, Germany,
16. – 17.11.2010
A. Steindamm, E. Runze, A.K. Topczak,
T. Roller, J. Pflaum, the use of the organic
semiconductor Diindenoperylene in
excitonic photovoltaic cells, Plastic
Electronics 2010, Dresden, Germany,
18. – 22.10.2010
T. Swonke, U. Hoyer, M. Schlierf, J. Wowy,
C.J. Brabec, Advantages of leD flashers for
pV investigations, Internationale Konferenz
mit Fachausstellung „Organische Photovoltaik“,
Würzburg, Germany, 16.09.2010
D. Vocke, J. Lorrmann, M.L. Andersson,
O. Inganäs, C. Deibel, V. Dyakonov, transport
and recombination in the low band gap
polymer ApFo-green 9, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany,
22. – 26.03.2010
C. Vodermayer, C. Buerhop-Lutz, M. Mayer,
U. Hoyer, G. Wotruba, erste ergebnisse zur
statistischen Verteilung von Fehlern in
kristallinen pV- Modulen mit mehreren
Betriebsjahren, 25. Symposium Photovoltaische
Solarenergie, Bad Staffelstein,
Germany, 03. – 05.03.2010
C. Weber, V. Lorrmann, M. Wiener, C. Deibel,
J. Pflaum, G. Reichenauer, V. Dyakonov,
hybrid electrode for electrochemical
capacitors consisting of a Mno 2 infiltrated
carbon aerogel, DPG Frühjahrstagung,
Regensburg, Germany, 22. – 26.03.2010
C. Weber, G. Reichenauer, C. Scherdel,
V. Lorrmann, J. Pflaum, Mno2 – carbon
aerogel composite electrode for charge
storage devices, Carbon 2010, Clemson,
USA, 11. – 16.07.2010
M. Wiener, L. Weigold, G. Reichenauer
H.P. Ebert, M.H. Keller, novel thermal
superinsulations for high temperature
processes, 1st International Conference on
Materials for Energy, Karlsruhe, Germany,
04. – 08.07.2010
M. Zawadzki, A. Sperlich, H. Kraus, C. Deibel,
V. Dyakonov, time resolved electron spin
resonance (tR-esR) of polymer-fullerene
blends, DPG Frühjahrstagung, Regensburg,
Germany, 22. – 26.03.2010
05.01.04
Kolloquien, Seminare, Foren, …
Colloquia, Seminars, Forums, …
C. Buerhop-Lutz, thermographiever fahren
zur Qualitätskontrolle bei der herstellung
von Dünnschichtsolarzellen, Workshop
Meß- und Analysetechnologien zur
Qualitätssicherung in der Großflächenbeschichtung,
Dresden, Germany, 24.06.2010
V. Dyakonov, charge-transfer states in
polymer-Fullerene Blends, Physikalisches
Kolloquium, Marburg, Germany, 08.11.2010
V. Dyakonov, elementary processes of
organic photovoltaics, Physikalisches
Kolloquium, Lomonossov Universität,
Moscow, Russia, 22.01.2010
V. Dyakonov, energieforschung in Würzburg,
CSU-Regionalparteitag, Würzburg,
Germany, 23.11.2010
V. Dyakonov, ladungstransferzu stände in
polymersolarzellen, Physikalisches
Kolloquium, Augsburg, Germany,
26.06.2010
V. Dyakonov, organic semiconductors for
photovoltaic energy conversion, Physikalisches
Kolloquium, Wuppertal, Germany,
31.05.2010
V. Dyakonov, principles of organic photovoltaics,
RASA European Section (AISPR)
Meeting, Bad Soden, Germany,
01. – 04.10.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
H.P. Ebert, Akutelle Forschungsarbeiten am
ZAe Bayern, Frühjahrssitzung Industrie-,
Technologie- und Forschungsausschuss IHK
Würzburg-Schweinfurt, Würzburg,
Germany, 20.04.2010
H.P. Ebert, einführung und Vorstellung
eines geplanten Demonstrationsgebäudes
zur umsetzung entwickelter innovationen,
Symposium „Membrankonstruktionen zur
energetischen Sanierung von Gebäuden“,
Rimsting, Germany, 28.10.2010
F. Fischer, hydrothermale stabilität
mikroporöser Adsorbentien, Doktoranden-
Seminar „Adsorption“, Duisburg, Germany,
09. – 10.02.2010
A. Hauer, energy storage – Matching supply
and demand in the future, ECES Workshop,
Bad Tölz, Germany, 14. – 16.07.2010
U. Heinemann, H. Weinläder, H.P. Ebert,
R. Kastner, Wärmedämmung ist energieeffizienz,
Vortragsreihe: Umweltverträgliches
und nachhaltiges Bauen, Bad Mergentheim,
Germany, 23.03.2010
M. Helm, M. Riepl, C. Schweigler, Mit der
sonne kühlen – zweistufige solare
klimatisierung mit integriertem Backup,
IHK Akademie – Kosten senken in der
Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik,
München, Germany, 10.03.2010
M. Helm, M. Riepl, M. Becker, C. Schweigler,
solar cooling: system Design and
engineering, Solar Air Conditioning and
Refrigeration Workshop, Aarhus, Denmark,
28.04.2010
M. Helm, K. Hagel, S. Hiebler, H. Mehling,
C. Schweigler, solar heating and cooling
with absorption chiller and low temperature
latent heat storage, Solar Energy and
Thermal Storage Workshop, Warwick, UK,
10. – 11.05.2010
M. Heßmann, extended free-standing
crystalline silicon thin-films, Seminar
Materials for Electronics and Energy
Technology, Erlangen, Germany, 19.01.2010
J.M. Kuckelkorn, energetisches Monitoring
zum passivhaus-neubau Fos Bos erding,
Landratsamt Erding, Erding, Germany,
11.10.2010
103

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
J.M. Kuckelkorn, großversuchsstand zur
Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit
von erdwärmesonden-systemen,
Workshop Systemdichtheit von Erdwärmesonden
unter realen Betriebsbedingungen,
Garching, Germany, 09.11.2010
J.M. Kuckelkorn, sanierung eines Verwaltungsgebäudes
auf passivhausstandard,
Fachpressekonferenz IFH/Intherm,
Garching, Germany, 27.01.2010
J.M. Kuckelkorn, solare nahwärmeversorgung
speichersdorf – ergebnisse der
Machbarkeitsstudie, Öffentliche Gemeinderatssondersitzung,
Speichersdorf,
Germany, 19.07.2010
J. Manara, Bericht aus der Forschung –
Folienentwicklung und –anwendungen,
Symposium „Wärme- und Kälteschutz mit
Folienbeschichtungen“ des IHK-Arbeitskreises
„Energieeffizienz“, München, Germany,
21.10.2010
J. Manara, Vorstellung des projekts Mesg,
Symposium „Membrankonstruktionen zur
energetischen Sanierung von Gebäuden“,
Rimsting, Germany, 28.10.2010
G. Reichenauer, Aktivitäten im Bereich
elektrische energiespeicher am ZAe Bayern,
FVEE-Workshop „Elektrochemische
Energiespeicher und Elektromobilität“, Ulm,
Germany, 19.01.2010
M. Reuß, Beitrag und zukünftige entwicklung
erneuerbarer energien im Wärmesektor,
Vortragsreihe „Eine Zukunft mit
Erneuerbaren Energien“, Freising, Germany,
06.10.2010
M. Reuß, großwärmepumpen und solare
nahwärme, Ochsner Großwärmepumpen-
Forum, Hannover, Germany, 27.04.2010
M. Reuß, Möglichkeiten der thermischen
nutzung von solarenergie, Vortragsreihe
„Eine Zukunft mit Erneuerbaren Energien“,
Freising, Germany, 27.10.2010
M. Reuß, solare nahwärmeversorgung,
Bund Naturschutz, Freilassing, Germany,
16.06.2010
M. Reuß, solar-Wärmepumpen kombination,
RENEXPO 2010 Fachtagung
Kombination Solarthermie + Wärmepumpe,
Augsburg, Germany, 08.10.2010
M. Reuß, techniken der oberflächennahen
geothermie, Unterfränkisches Anwenderforum
für oberflächennahe Geothermie,
Würzburg, Germany, 10.06.2010
104
M. Reuß, techniken der oberflächennahen
geothermie, Vortragsreihe „Eine Zukunft
mit Erneuerbaren Energien“, Freising,
Germany, 10.11.2010
M. Reuß, Zukunftsfähige energieversorgung,
Vortragsabend des Freundeskreises
der Berufsschule, Haßfurt, Germany,
25.10.2010
M. Riepl, Absorption closed cycles and
Machines, Solar Air Conditioning and
Refrigeration Workshop, Aarhus, Denmark,
28.04.2010
M. Riepl, thermally Driven heat pumps,
KVCA – Heat Pump Seminar, Taulov,
Denmark, 01. – 02.06.2010
M. Riepl, M. Helm, C. Schweigler, Zweistufige
Absorptionswärmepumpe zum
solaren heizen und kühlen, Bauzentrum
München – Fachforum Wärmepumpe und
Solartechnik, München, Germany,
20.04.2010
M. Rzepka, storage of electricity – Redox
Flow Batteries, 2nd Workshop of the
TUM-THU Joint Institute for Advanced
Power Sources for Electric Vehicles (IAPS),
Garching, Germany, 23. – 25.09.2010
L. Schaefer, S. Roth, M. Hessmann,
Anforderungen an den prozess und die
systemtechnik beim laserstrahlschweißen
von silizium, 13rd LEF Seminar: Laser in der
Elektronikproduktion und Feinwerktechnik,
Fürth, Germany, 02. – 03.03.2010
L. Staudacher, thermische nutzung von
sonnenenergie, Energie & Solarverein
Pfaffenhofen e.V.: „Energie für alle Woche“,
Pfaffenhofen, Germany, 20.05.2010
T. Swonke, solar simulator based on
leDs – First results, Chair VI – Materials for
Electronics and Energy Technology,
Erlangen, Germany, 15.06.2010
L. Weigold, M. Geisler, Was ist energieforschung
und warum ist energieforschung
notwendig?, Hannover Messe, Hannover,
Germany, 18. – 23.04.2010
M. Woiton, netzartig strukturierte
oberflächen aus präkeramischen polymeren,
Chair VI – Materials for Electronics
and Energy Technology, Erlangen, Germany,
04.05.2010
C. Wuschig, effiziente kraft-Wärme-kältekopplung
mit zwei-/einstufigen Absorptionskältemaschinen,
Bezirksverein
München der Deutschen Kältetechnischen
Vereinigung, München, Germany, 08.11.2010

05.02
|
Veröffentlichungen
publications
05.02.01
Referierte Veröffentlichungen
Peer-Reviewed Publications
T. Ameri, G. Dennler, C. Waldauf, H. Azimi,
A. Seemann, K. Forberich, J. Hauch,
M. Scharber, K. Hingerl, C.J. Brabec,
Fabrication, optical modeling and color
characterization of semitransparent
bulk-heterojunction organic solar cells in
an inverted structure , Adv. Funct. Mater.,
20 (10), 2010, 1592-1598
J. Bachmann, C. Buerhop-Lutz, C. Deibel,
I. Riedel, H. Hoppe, C.J. Brabec, V. Dyakonov,
organic solar cells characterized by dark
lock-in thermography, Sol. Energy Mater.
Sol. Cells, 94, 2010, 642-647
C.J. Brabec, S. Gowrisanker, J.J. Halls,
D. Laird, S. Jia, S.P. Williams, polymer –
Fullerene Bulk-heterojunction solar cells,
Adv. Mater., 22 (34), 2010, 3839-3856
F. Buttinger, T. Beikircher, M. Pröll,
W. Scholkopf, Development of a new flat
stationary evacuated cpc-collector for
process heat applications, Sol. Energy, 84 (7),
2010, 1166-1174
C. Deibel, D. Mack, J. Gorenflot, A. Schöll,
S. Krause, F. Reinert, D. Rauh, V. Dyakonov,
energetics of excited states in the conjugated
polymer poly(3-hexylthiophene),
Phys. Rev. B, 81 (8), 2010, 085202
C. Deibel, V. Dyakonov, C.J. Brabec, organic
Bulk heterojunction solar cells, IEEE J. Sel.
Top. Quant. Electron., 16 (6), 2010, 1517-1527
C. Deibel, V. Dyakonov, polymer-Fullerene
Bulk heterojunction solar cells, Rep. Prog.
Phys., 73 (9), 2010, 096401
C. Deibel, T. Strobel, V. Dyakonov, Role of the
charge transfer state in organic donor-
acceptor solar cells, Adv. Mater., 22 (37),
2010, 4097-4111
M. Gaderer, G. Gallmetzer, H. Spliethoff,
Biomass fired hot air gas turbine with
fluidized bed combustion, Appl. Therm.
Eng., 30 (13), 2010, 1594-1600
E. Günther, T. Schmid, H. Mehling, S. Hiebler,
L. Huang, subcooling in hexadecane
emulsions, Int. J. Refrig., 33 (8), 2010,
1605-1611
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
M. Hammer, C. Deibel, J. Pflaum,
V. Dyakonov, effect of doping of zinc oxide
on the hole mobility of poly(3-hexylthiophene)
in hybrid transistors,
Org. Electron., 11 (9), 2010, 1569-1577
A. Hauer, Beurteilung fester Adsorbenzien
für Wärmepumpen- und thermische
energiespeicheranwendungen in offenen
systemen, Chemie Ingenieur Technik, 82 (7),
2010, 1075-1080
F. Hemberger, A. Göbel, H.-P. Ebert,
Determination of the thermal diffusivity of
electrically non conductive solids in the
temperature range from 80 to 300 k by
laser flash measurement,
Int. J. Thermophys, 31, 2010, 2187-2200
H. Hoppe, J. Bachmann, B. Muhsin,
K.H. Drue, I. Riedel, G. Gobsch,
C. Buerhop-Lutz, C.J. Brabec, V. Dyakonov,
Quality control of polymer solar modules
by lock-in thermography,
J. Appl. Phys., 107 (1), 2010, 014505
U. Hoyer, M. Wagner, T. Swonke,
J. Bachmann, R. Auer, A. Osvet, C.J. Brabec,
electroluminescence imaging
of organic photovoltaic modules,
Appl. Phys. Lett., 97 (23), 2010, 233303
Y.L. Huang, R. Wang, T.C. Niu, S. Kera,
N. Ueno, J. Pflaum, A.T.S. Wee, W. Chen, one
dimensional molecular dipole chain arrays
on graphite via nanoscale phase separation,
Chem. Commun., 46 (47), 2010, 9040-9042
L. Huang, E. Günther, C. Dötsch, H. Mehling,
subcooling in pcM emulsions – part 1:
experimental,
Thermochim. Acta, 509 (1-2), 2010, 93-99
Y.L. Huang, W. Chen, H. Li, J. Ma, J. Pflaum,
A.T.S. Wee, tunable two-Dimensional
Binary Molecular networks,
Small , 6 (1), 2010, 70-75
M. Liedtke, A. Sperlich, H. Kraus, C. Deibel,
V. Dyakonov, S. Filippone, J.L. Delgado,
N. Martín, O.G. Poluektov,
spectroscopic signatures of photogenerated
Radical Anions in polymer-[c70]
Fullerene Bulk heterojunctions,
Electrochem. Soc., 28 (17), 2010, 3-10
M. Limpinsel, A. Wagenpfahl, M. Mingebach,
C. Deibel, V. Dyakonov,
photocurrent in bulk heterojunction solar
cells, Phys. Rev. B, 81 (8), 2010, 085203
105

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
J. Lorrmann, B.H. Badada, O. Inganäs,
C. Deibel, V. Dyakonov,
charge carrier extraction by linearly
increasing Voltage: Analytic framework
and ambipolar transients,
J. Appl. Phys., 108 (11), 2010, 113705
H. Mehling, S. Hiebler, E. Günther,
new method to evaluate the heat storage
density in latent heat storage for arbitrary
temperature ranges,
Appl. Therm. Eng., 30 (17-18), 2010, 2652-
2657
S. Nürnberger, R. Bußar, P. Desclaux,
B. Franke, M. Rzepka, U. Stimming,
Direct carbon conversion in a soFc-system
with a non-porous anode,
Energy Environ. Sci., 3 (1), 2010, 150-153
A. Opitz, J. Wagner, W. Brütting,
I. Salzmann, N. Koch, J. Manara, J. Pflaum,
A. Hinderhofer, F. Schreiber,
charge separation at Molecular Donor-
Acceptor interfaces: correlation Between
Morphology and solar cell performance,
IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron., 16 (6), 2010,
1707-1717
O. Paschos, A.N. Simonov, A.N. Bobrovskaya,
M. Hantel, M. Rzepka, P. Dotzauer,
A.N. Popov, P.A. Simonov, V.N. Parmon,
U. Stimming, Bismuth modified pd/c as
catalysts for hydrogen related reactions,
Electrochem. Commun., 12 (11), 2010,
1490-1492
O.G. Poluektov, S. Fillipone, N. Martin,
A. Sperlich, C. Deibel, V. Dyakonov,
spin signatures of photogenerated
Radical Anions in polymer-[70]Fullerene
Bulk- heterojunctions: high-Frequency
pulsed epR spectroscopy,
J. Phys. Chem. B, 114 (45), 2010, 14426-14429
D. Reitzenstein, T. Quast, F. Kanal,
M. Kullmann, S. Ruetzel, M. Hammer,
C. Deibel, V. Dyakonov, T. Brixner, C. Lambert,
synthesis and electron transfer characteristics
of a neutral, low-Band-gap, Mixed-
Valence polyradical,
Chem. Mater., 22 (24), 2010, 6641-6655
L. Schaefer, H. Koch, K. Tangermann-Gerk,
M. Hessmann, T. Kunz, T. Frick, M. Schmidt,
laser based joining
of monocrystalline silicon foils,
Phys. Procedia, 5 (1), 2010, 503-510
106
J. Schafferhans, A. Baumann, A. Wagenpfahl,
C. Deibel, V. Dyakonov,
oxygen doping of p3ht:pcBM blends:
influence on trap states, charge carrier
mobility and solar cell performance,
Org. Electron., 11 (10), 2010, 1693-1700
C. Scherdel, G. Reichenauer, M. Wiener,
Relationship between pore volumes and
surface areas derived from the evaluation
of n2-sorption data by DR-, Bet- and t-plot,
Microporous Mesoporous Mater., 132 (3),
2010, 572-575
J. Schnelle-Kreis, R. Kunde,
G. Schmoeckel, G. Abbaszade, M. Gaderer,
J. Diemer, H. Ott, R. Zimmermann,
contribution of particulate emissions from
wood combustion to ambient particulate
matter in urban environments in
Augsburg – part 1: emission and ambient
air measurements,
Emission and ambient air measurements,
70 (5), 2010, 203-209
R. Steim, F.R. Kogler, C.J. Brabec,
interface materials for organic solar cells ,
J. Mater. Chem., 20 (13), 2010, 2499-2512
R.J. Stöhr, G.J. Beirne, P. Michler, R. Scholz,
J. Wrachtrup, J. Pflaum,
enhanced photoluminescence from
self-organized rubrene single crystal
surface structures,
Appl. Phys. Lett., 96 (23), 2010, 231902
R.J. Stöhr, R. Kolesov, J. Pflaum, J. Wrachtrup,
Fluorescence of laser-created electron-hole
plasma in graphene,
Phys. Rev. B, 82 (12), 2010, 121408
D.O. Tolmachev, A.G. Badalyan, R.A. Babunts,
V.A. Khramtsov, N.G. Romanov, P.G. Baranov,
V. Dyakonov, Recombination processes in
systems based on doped ionic crystals with
impurity-related nanostructures,
J. Phys. Condens. Matter, 22 (29), 2010,
295306
S.F. Völker, S. Uemura, M. Limpinsel,
M. Mingebach, C. Deibel, V. Dyakonov,
C. Lambert, polymeric squaraine Dyes as
electron Donors in Bulk heterojunction
solar cells, Macromol. Chem. Phys., 211 (10),
2010, 1098-1108
A. Wagenpfahl, C. Deibel, V. Dyakonov,
organic solar cell efficiencies under the
Aspect of Reduced surface Recombination
Velocities, IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron.,
16 (6), 2010, 1759-1763
A. Wagenpfahl, D. Rauh, M. Binder,
C. Deibel, V. Dyakonov,
s-shaped current-voltage
characteristics of organic solar devices,
Phys. Rev. B, 82 (11), 2010, 115306
X. Wang, D. Zhang, K. Braun,
H.J. Egelhaaf, C.J. Brabec, A.J. Meixner,
high-Resolution spectroscopic mapping of
the chemical contrast from nanometer
domains in p3ht:pcBM organic blend films
for solar-cell applications,
Adv. Funct. Mater., 20 (3), 2010, 492-499
H. Wolfschmidt, D. Weingarth, U. Stimming,
enhanced reactivity for hydrogen reactions
at pt nanoislands on Au(111),
ChemPhysChem, 11 (7), 2010, 1533-1541
H. Wolfschmidt, C. Baier, S. Gsell,
M. Fischer, M. Schreck, U. Stimming,
stM, secpM, AFM and electrochemistry
on single crystalline surfaces,
Materials, 3 (8), 2010, 4196-4213
05.02.02
Bücher, manuskripte
Books, Manuscripts
P. Desclaux, S. Nürnberger, U. Stimming,
Direct carbon Fuel cells,
in: Innovations in Fuel Cell Technologies,
R. Steinberger- Wilckens, W. Lehnert (eds.),
RSC Publishing, 2010, 190-211
C. Kloc, T. Siegrist, J. Pflaum,
growth and characterization of organic
semiconductor crystals,
in: Springer Handbook of Crystal Growth,
G. Dhanaraj, K. Byrappa, V. Prasad, M. Dudley
(eds.), Springer, 2010
H. Wolfschmidt, O. Paschos, U. Stimming,
hydrogen Reactions on
nanostructured surfaces,
in: Fuel Cell Science: Theory, Fundamentals
and Biocatalysis, A. Wieckowski, J. Norskov
(eds.)2010
05.02.03
Referierte tagungsbandbeiträge
Conference Papers
C.J. Brabec, F. Jakubka, F. Machui,
J. Krantz, I. Litzov, H.C. Oh, M. Heyder,
Formulation Aspects of large Area organic
photovoltaic (opV) coatings,
Proc. MRS 2010 Fall Meeting, Boston, USA,
29.11.-03.12.2010

V. Gazuz, C. Buerhop-Lutz,
electroluminescence imaging for detection
of power losses in solder contacts between
busbar and interconnect in solar cells,
Proc. 25th European Photovoltaic Solar
Energy Conference and Exhibition +
5th World Conference on Photovoltaic
Energy Conversion, Valencia, Spain,
06.-10.09.2010, 4219-4222
M. Geisler, H.P. Ebert,
principle mechanisms of heat transfer
for cryogenic insulations with temperature
dependent deposition-evacuation of the
filling gas (self-evacuating systems),
23rd International Cryogenic Engineering
Conference (ICEC), Breslau, Poland,
19.-23.07.2010
A. Göbel, F. Hemberger, H.P. Ebert,
A new laser flash system for
thermal diffusivity measurement at
cryogenic temperatures,
23rd International Cryogenic Engineering
Conference (ICEC), Breslau, Poland,
19.–23.07.2010
M. Himpel, S. Hiebler,
M. Helm, C. Schweigler,
long term results from a latent heat
storage developed for a solar heating and
cooling system,
EUROSUN 2010, Graz, Austria,
29.09. – 01.10.2010
S. Nürnberger, R. Bußar,
B. Franke, U. Stimming,
effiziente und umweltfreundliche nutzung
von kohlenstoff zur elektrizitätserzeugung,
AKE Tagung des Jahres 2009 in Hamburg,
erschienen Februar 2010
M. Riepl, M. Helm, C. Schweigler,
S. Kainer, S. Kargl, M. Hörner,
solar Assisted cooling and heating
with Multi-stage Absorption chiller,
EUROSUN 2010, Graz, Austria,
29.09.-01.10.2010
M. Rydzek, M. Reidinger,
M. Arduini-Schuster, J. Manara,
iR-optical and structural characterization
of sol-gel Deposited tco coatings,
The 8th International Conference on
Coatings on Glass and Plastics (ICCG 8),
Braunschweig, Germany, 13.-17.06.2010,
ISBN-Nr. 978-3-00-031387-5
L. Schaefer, S. Roth, M. Hessmann,
Anforderungen an den prozess
und die systemtechnik beim laserstrahlschweißen
von silizium,
13rd LEF Seminar: Laser in der Elektronikproduktion
und Feinwerktechnik, Fürth,
Germany, 02.-03.03.2010,
Verlag Meisenbach Bamberg,
ISBN – Nr. 9783 – 87525 – 300 – 9, 75
05.02.04
Sonstige Veröffentlichungen
Miscellaneous Publications
T. Beikircher,
hocheffizienter Flachkollektor mit
Foliendämmung und Überhitzungsschutz
für Betriebstemperaturen von 70-100°c,
Schlussbericht zum BMU-Projekt 0329280A,
ZAE Bayern, Garching, 2010
T. Beikircher,
kunststoff-Folie isoliert Flachkollektor,
BINE Projektinfo 08/10 (ISSN 0937-8367)
W. Blum, W. Breyer, H. Bruhns, E. Gelfort,
M. Keilhacker, G. Luther, A. Otto, M. Rzepka,
M. Treber, W. Weingarten,
elektrizität: schlüssel zu einem nachhaltigen
und klimaverträglichen energiesystem,
Studie der Deutschen Physikalischen
Gesellschaft, 2010, 132-139
M. Böhm, G. Reichenauer,
structure of optically switchable silica
Xerogels, Hasylab Annual Report 2009
R. Brendel, N.P. Harder, J. Schmidt, S. Glunz,
R. Preu, S. Reber, L. Korte, T. Kunz, silizium-
Wafersolarzellen – neue horizonte,
Tagungsband „Themen 2010“, Forschungsverbund
Erneuerbare Anergien (FVEE),
Berlin, 54-59
C. Buerhop-Lutz, D. Schlegel,
M. Niess, C. Vodermayer,
Qualitätssicherung von
installierten photovoltaik-Anlagen mit
infrarot-Messtechnik,
Schlussbericht zum DBU-Projekt Az
27160 –22/2, ZAE Bayern, Erlangen, 11/2010
W. Dallmayer, J.M. Kuckelkorn,
M. Radspieler, M. Reuß, W. Schölkopf,
C. Schweigler, L. Staudacher,
Begleitforschung solare nahwärme
Am Ackermannbogen in München,
Schlussbericht zum BMU-Projekt 0329607G,
ZAE Bayern, Garching, 2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
V. Dyakonov,
im portrait,
BINE Themeninfo 22010
M. Geisler, G. Reichenauer,
N. Kardjilov, M. Dawson,
co 2-deposition-evacuation in
spherical particles for correlations with
thermal conuctivity models ,
BENSC Experimenal Report 2010
U. Hoyer, S. Diatschuk,
T. Swonke, R. Auer, C.J. Brabec,
hinterlüftung von solargeneratoren,
Tagungsband OTTI – 25. Symposium
Photovoltaische Solarenergie
D. Jähnig, A. Thür, T. Núñes,
W. Wiemken, D. Mugnier, M. Helm,
kälteerzeugung mit sonnenwärme,
Erneuerbare Energie, 3, 2010, 22-24
J.M. Kuckelkorn,
großversuchsstand zur Bestimmung
der hydraulischen Durchlässigkeit von
erdwärmesondensystemen,
Tagungsband SKZ-Seminar – „Kunststoffe
in geothermischen Anwendungen“
J.M. Kuckelkorn, M. Biank, M. Reuß,
großversuchsstand zur Bestimmung
der hydraulischen Durchlässigkeit von
erdwärmesondensystemen,
Tagungsband OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geothermie
J.M. Kuckelkorn,
grundlagen zur oberflächennahen
geothermie – Anwendung und Auslegung,
Tagungsband SKZ-Seminar – „Kunststoffe
in geothermischen Anwendungen“
J.M. Kuckelkorn, M. Biank, W. Wagner,
Machbarkeitsstudie solare
nahwärme versorgung speichersdorf,
Gemeinde Speichersdorf, 2010
J.M. Kuckelkorn,
niedriger primärenergiefaktor
für AFk-nahwärme,
Geothermie Nachrichten, 2010
J.M. Kuckelkorn, M. Reuß,
untersuchung der hydraulischen Durchlässigkeit
von erdwärmesondensystemen,
GtV-Tagungsband Geothermiekongress
2010
107

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
T. Kunz, I. Burkert,
N. Gawehns, M. Hessmann, R. Auer,
herstellung kristalliner si-Dünnschichtsolarzellen
auf biologisch abgeleiteten
substraten,
Statusseminar Photovoltaik 2010, Berlin,
Germany, 23.-24.11.2010
V. Lorrmann, G. Reichenauer, M. Wiener,
C. Scherdel, T. Hauss, A. Buchsteiner,
Microscopic changes of carbon aerogel
eDlc electrodes during charging,
BENSC Experimenal Report 2010
M. Pröll, C. Thoma,
schwach konzentrierender
pV-hybrid kollektor,
Tagungsband OTTI – 20. Symposium
thermische Solarenergie 2010, 80-81
M. Pröll,
thermal Response test,
Tagungsband – 1. VDI-Konferenz
Wärmepumpen 2010, 39-46
M. Pröll, M. Reuß,
tiefenaufgelöste Bestimmung
der Wärmeleitfähigkeit,
Tagungsband – Geothermiekongress 2010
M. Pröll,
Vergleich verschiedener Methoden
zur Bestimmung thermischer untergrundeigenschaften,
Tagungsband OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geothermie 2010, 43-48
G. Reichenauer,
schwellen für kommerzialisierung
ganz unterschiedlich,
Nano-Energie Newsletter, 2/2010
M. Reuß, M. Pröll,
ieA eces Annex 21 thermal Response test,
GtV-Tagungsband Geothermiekongress
2010
M. Reuß,
oberflächennahe geothermie
in der kälteerzeugung,
Tagungsband OTTI – Effiziente Kältetechnik
in Gewerbe und Industrie 2010, 123-138
M. Reuß,
Richtlinie VDi 4640 – thermische
nutzung des untergrunds,
Tagungsband OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geothermie 2010, 63-70
108
M. Reuß,
techniken der oberflächennahen
geothermie,
Tagungsband OTTI –
10. Internationales Anwenderforum
Oberflächennahe Geothermie 2010, 13-22
M. Reuß,
techniken der oberflächennahen
geothermie und VDi 4640,
Tagungsband 1. VDI – Fachkonferenz
„Wärmepumpen – Umweltwärme effizient
nutzen“ 2010, 9-22
C. Scherdel, G. Reichenauer,
Development of phenol-Formaldehyde
based carbon Xerogels,
Hasylab Annual Report 2009
L. Staudacher,
co2 heat pipe zur Beheizung
von eisenbahnweichen,
Tagungsband OTTI – 10. Internationales
Anwenderforum Oberflächennahe
Geothermie 2010, 136-143
L. Staudacher, D. Schink,
co2 heat pipe zur direkten nutzung
von erdwärme,
Tagungsband 1. VDI – Fachkonferenz
„Wärmepumpen – Umweltwärme effizient
nutzen“ 2010, 59-66
G. Stryi-Hipp, M. Rockendorf, M. Reuß,
Das technologieentwicklungspotenzial
für die nutzung der solarwärme,
Tagungsband „Themen 2010“, Forschungsverbund
Erneuerbare Anergien (FVEE),
Berlin, 101-107
C. Weber, C. Scherdel,
V. Lorrmann, G. Reichenauer, J.Pflaum,
AsAXs investigation of carbon-Manganese
oxide hybrid electrode,
Hasylab Annual Report 2009

05.03
|
studienabschlussarbeiten und
Dissertationen
Degree and Doctoral theses
05.03.01
Studienabschlussarbeiten
Degree Theses
B. Allendorf,
untersuchungen von solarer Wandheizung
im sonnensimulator,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 06/2010, Bachelor
C. Balzer,
hochaufgelöste Messung adsorptionsinduzierter
längenänderug an porösen
kohlenstoffen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 06/2010, Diplom
D. Baur,
energetische, wirtschaftliche und ökologische
Analyse einer bestehenden
kraft-Wärme-kälte-kopplungs-Anlage
geringer leistung,
Hochschule München, Versorgungs-und
Gebäudetechnik, 01/2010, Bachelor
B. Berang,
simulation einer Absorptionskältemaschine
mit nicht flüchtigen lösungsmittel und
adiabatem stoffübergang,
Hochschule München, Pysikalische Technik,
02/2010, Bachelor
U. Bogner,
konzeption und Realisierung eines
zerstörungsfreien Messverfahrens für die
Bestimmung von Feuchtigkeit in
pV-Modulen mit infrarot-leuchtdioden,
FH Nordhausen, Ingenieurwissenschaften,
03/2010, Diplom
M. Böhm,
optically switching silica Xerogels,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 12/2010, Diplom
K. Brändler,
Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit
dünner schichten mittels der 3ω-Methode,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 03/2010, Diplom
T. Brandt,
Massenspektroskopische untersuchung
der gasdiffusion durch poröse Materialien,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 06/2010, Bachelor
M. Demharter,
optische eigenschaften von
polymerfilmen in der photovoltaik,
Technische Universität München, Physik
Department, 10/2010, Bachelor
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
F. Dinauer,
Analyse und Bewertung von
thermischen speichern in kombination mit
Wärmepumpen und kältemaschinen zum
heizen und kühlen von gebäuden,
TU München, Maschinenwesen, 03/2010,
Diplom
M. Dolle,
korrelation der temperatur verteilung
defekter pV-Module unter
Betriebs bedingungen mit elektrischen
Modul kennwerten,
Hochschule Ansbach,
Ingenieurwissenschaften, 10/2010, Diplom
P. Dotzauer,
experimentelle untersuchung der
katalytischen eignung verschiedener
palladium-Wismut-systeme für die
peM-Brennstoffzelle,
Hochschule München, Feinwerk- und
Mikrotechnik, 02/2010, Bachelor
M. Eineder,
entwicklung und implementierung
eines Monitoring-tools zur energetischen
Bewertung eines solaren klimatisierungssystems,
Hochschule München, Feinwerk- und
Mikrotechnik, 02/2010, Diplom
A. Erb,
strahlungstransport in
semitransparenten Medien,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 05/2010, Diplom
M. Graus,
infrarot-optische und strukturelle
charakterisierung nanoskaliger, elektrisch
leitfähiger schichten,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 07/2010, Bachelor
N.H. Hansen,
charakterisierung von
organischen Feldeffekttransistoren mit
gate-Funktio nalisierung,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 12/2010, Diplom
F. Hanslik,
Auslegung, Aufbau und
Regelung eines wärmetechnischen
Versuchsstand für pelletkessel,
Hochschule München, Maschinenbau ,
01/2010, Diplom
109

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
A. Heidenreich,
thermohydraulische untersuchung eines
hochtemperaturaustreibers einer
zweistufigen Absorptionskältemaschine,
Hochschule München, Versorgungs-und
Gebäudetechnik, 05/2010, Bachelor
B. Hein,
charakterisierung streuender metallischer
partikel in organischen polymersystemen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 04/2010, Bachelor
J. Hertel,
simulation der Absorption
an einem Fallfilm-Absorber,
TU München, Maschinenwesen, 10/2010,
Bachelor
C. Holzner,
Vergleich unterschiedlicher photovoltaik
technologien mit hilfe eines leD-sonnensimulators
unter Berücksichtigung des
schwachlichtverhaltens von solarzellen,
FH Nordhausen, Ingenieurwissenschaften,
10/2010, Bachelor
P. Hörning,
charakterisierung und optimierung
transparenter und elektrisch leitfähiger
Zno:Al-Beschichtungen zur
Reduktion des emissionsgrades,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 04/2010, Diplom
M. Hzami,
planung und konstruktion einer
Rekristallisationsanlage für silizium-
Dünnschichtsolarzellen,
Hochschule RheinMain,
Ingenieurwissenschaften, 06/2010, Diplom
F. Jakubka, großflächige Abscheidung
organischer Funktionsschichten, Friedrich-
Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg,
Werkstoffwissenschaften, 12/2010, Diplom
C. Karapepas,
untersuchung der trocknungskinetik
von Aerogelvorstufen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Institut für Chemie und Pharmazie,
03/2010, Bachelor
T. Khouri,
thermische Diffusivität von elektrisch
leitfähigen proben oberhalb von 77 k,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 08/2010, Bachelor
110
F. Klinker,
entwicklung und charakterisierung optisch
schaltbarer Faserschichten,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 10/2010, Diplom
R. Lembach,
Aufbau und test einer Apparatur
zur untersuchung des Be- und entladeverhaltens
luftumströmter pcM-Matten,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 03/2010, Diplom
S. Lieb,
Aufbau und inbetriebnahme einer
Versuchswärmekraftanlage mit einem bei
niedriger temeratur verdampfendem
Arbeitsmedium (oRc-prozess) und eines
elektronischen Messdatenerfassungs- und
Visualisierungssystems,
Hochschule Kempten, Maschinenbau ,
03/2010, Diplom
S. Liebel,
Wirtschaftliche und ökologische
Bewertung des thermodynamischen
potentials von alternativen kühlmöglichkeiten
bei kraft-Wärme-kälte
kopplungs-systemen,
TU München, Maschinenwesen,
04/2010, Diplom
M. Liebhaber,
Mechanische eigenschaften poröser
Materialien: Vergleich experimenteller
Daten mit Modellen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 05/2010, Bachelor
M. Mette,
Auslegung und simulation von
schicht beladesystemen bei großen solaren
Warmwasserspeichern,
Hochschule München, Feinwerk- und
Mikrotechnik, 09/2010, Bachelor
C. Meyer,
Monolithische silica-Xerogele mit
thermisch oxidierbaren Additiven,
TU München, Chemie, 06/2010, Diplom
P. Ponath,
herstellung und charakterisierung
von Aerogelen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 08/2010, Bachelor
S. Raab,
Aufbau und evaluierung einer Apparatur
zur Bestimmung des emissionsgrades bei
hohen temperaturen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 02/2010, Diplom
M. Rietsch,
temperaturanalysen von photovoltaik-
Modulen mit einer iR-kamera,
FH Nordhausen, Ingenieurwissenschaften,
10/2010, Bachelor
E. Runze,
charakterisierung von Dünnschicht-solarzellen
basierend auf Diindenoperylen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 11/2010, Diplom
A. Schätzlein,
herstellung von beschichteten Alupartikeln
mittels sol-gel-Verfahren und
einbringung in eine pe-Matrix,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 08/2010, Bachelor
P. Scheiderer,
untersuchung konvektiver
Wärmeübergänge,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 05/2010, Bachelor
D. Schlegel,
charakterisierung von pV-Modulen mit
infrarot-Meßtechnik,
Hochschule Weihenstephan-Triesdorf,
Umweltingenieurwesen, 01/2010, Diplom
M. Schlierf,
charakterisierung eines neuartigen
sonnensimulators auf Basis von leDs,
Hochschule Amberg-Weiden, Maschinenbau/Umwelttechnik,
08/2010, Diplom
M. Schmiddunser,
Aufbau eines Diodenarrayspektrometers
mit natürlicher strahlungsquelle,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 06/2010, Bachelor
J. Stauner,
Aufbau einer testanlage zum
Vergleich gängiger photovoltaik-
Dünnschicht- technologien,
Hochschule Amberg Weiden, Maschinenbau/Umwelttechnik,
09/2010, Diplom
A. Steindamm,
charakterisierung von ladungsträgerbeweglichkeiten
hochgeordneter
organischer einkristalle,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 04/2010, Diplom

C. Thoma,
experimentelle und theoretische
Analyse von solarzellen im umfeld von
konzentrierenden pV-t hybridkollektoren,
TU München, Physik Department, 10/2010,
Diplom
A.K. Topzcak,
untersuchung der exzitonischen
transportprozesse in hochgeordneten
polyaromatischen Molekülschichten,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 10/2010, Diplom
W. Weidinger,
thermo-fluiddynamische Modellierung von
hochtemperaturaustreibern zweistufiger
Absorptionskältemaschinen,
TU München, Maschinenwesen, 01/2010,
Diplom
N. Wohner,
untersuchung von punktdefekten in
solarzellen mit infrarotthermographie und
elektrolumineszenz,
Hochschule Coburg, Physikalische Technik,
10/2010, Diplom
J. Wowy,
konzeption, Aufbau und inbetriebnahme
eines kennlinien-Messsystems für
solarzellen und erprobung an einem
neuartigen sonnensimulator auf leD-Basis,
Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg,
Elektrotechnk Feinwerktechnik Informationstechnik,
08/2010, Diplom
M. Zipf,
untersuchungen an winkelselektiven
Wandheizungen,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 11/2010, Bachelor
05.03.02
Doktorarbeiten
Doctoral Theses
05.04
C. Scherdel,
kohlenstoffmaterialien mit
nanoskaliger Morphologie – entwicklung
neuartiger syntheserouten,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
Physikalisches Institut, 01/2010
G. Storch,
stabilität von Zeolithen
in Wärmespeicheranwendungen,
TU München, Maschinenwesen, 09/2010
|
patente
patents
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
H.P. Ebert, R. Schütte, Mit latentwärmespeichermaterial
(pcM) gefüllte hohlfaser,
Verfahren zu deren herstellung sowie
Verwendung dieser, DE 10 2008 031
163.4-43
Gebrauchsmuster, Vorrichtung zum
erzeugen einer gasdichten ultraschall-lötverbindung
, DE 20 2010 007 081 U1
C. Kren, C. Schweigler, F. Storkenmaier,
energieumwandlungssystem mit mehrstufiger
Absorptionskältemaschine (AkM)
oder Absorptionswärmepumpe (AWp), EP
001970647B1 + AT 00472709E
J. Manara, M. Reidinger, M. Arduini-Schuster,
M. Rydzek, M. Lickes, J. Staedtler, Flüssige
oder halbfeste Formulierung spektralselektiver
partikel zur Beschichtung flexibler
körper sowie Verwendung dieser, DE 10
2009 006 832 A1 + WO 2010/086451 A1
M. Peltzer, E. Lävemann, stoff- und
Wärmeaustauschreaktor, DE 101 41 525 B4
G. Reichenauer, M. Wiener, H.P. Ebert,
kohlenstoffhaltiger selbsttragender
formstabiler Formkörper mit hoher
spezifischer iR-extinktion für hochtemperatur-Anwendungen,
Verfahren zu deren
herstellung und Verwendung dieser, DE 10
2008 037 710.4
C. Scherdel, G. Reichenauer, Mikro- und
mesoporöses kohlenstoff-Xerogel mit
charakteristischer Mesoporengröße und
dessen Vorstufen, sowie ein Verfahren zur
herstellung dieser und deren Anwendung,
DE 10 2008 030 921 A1 + WO 2010/000778
A1
C. Scherdel, selbstentzündendes kohlenstoff-haltiges
Material, Verfahren zur
herstellung und dessen Anwendung, DE 10
2009 012 303 A1
111

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Prof. Dr. C.J. Brabec
112
05.05
Chair, Plastic Electronics 2010, Dresden
Chair, International Cluster Conference on
Organic Photovoltaics, Würzburg
Chair Advisory Board der Zeitschrift,
Advanced Energy materials, Wiley VCH
Co-Chair, SPIE Optics+Photonics 2010, San
Diego, USA
Co-Organizer and Co-Chair, 25th European
Photovoltaic Solar Energy Conference and
Exhibition (PVSEC), 5th World Conference
on Photovoltaic Energy Conversion,
Valencia, Spain
Editorial Board der Zeitschrift,
Journal of Photonics for Energy, SPIE
Editorial Board der Zeitschrift,
Progress in Photovoltaics, Wiley VCH
Editorial Board der Zeitschrift,
Future Photovoltaics
Scientific advisory committee,
Energy Center netherlands (ECn),
Petten, Netherlands
Scientific evaluation committee,
Holst Center, Eindhoven, Netherlands
W. Dallmayer
Mitglied,
Arbeitskreis Langzeit-Wärmespeicher
Prof. Dr. V. Dyakonov
Chair , International Cluster Conference on
Organic Photovoltaics, Würzburg
Geschäftsführender Vorstand,
Physikalisches Institut,
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Gutachterliche Tätigkeit ,
Deutsche Forschungsgemeinschaft,
Alexander von Humboldt Stiftung,
Carl-Zeiss-Stiftung
Mitglied des Beirats,
Bayerischer Cluster „Energietechnik“
Mitglied des Programmkomitees,
FVEE-Jahrestagung „Forschung für das Zeitalter
der erneuerbaren Energien“
Sprecher, ForschungsVerbund Erneuerbare
Energien (FVEE)
|
Mitarbeit in gremien
Membership in committees
Dr. H.-P. Ebert
Mitglied, Prüfungsausschuss Physiklaboranten
der IHK Würzburg-Schweinfurt
Mitglied International Organizing Committee,
European Conference on thermophysical
Properties (ECtP)
Vorsitz, Lenkungsausschuss Arbeitskreis
thermophysik, Gesellschaft für thermische
Analyse e.V. (GEFTA)
Prof. Dr. J. Fricke
Sprecher des Clusters Energietechnik
E. Günther
Working Group Leader, International
Energy Agency IEA, Programmes „Solar
Heating & Cooling“ and „Energy Conservation
through Energy Storage“, Task 42 /
Annex 24 „Material Development for
Improved Thermal Energy Storage Systems“
Dr. A. Hauer
Conference Chair, Eurotherm Seminar:
thermal Energy Storage and transportation:
materials, Systems and Applications
Executive Secretary, Executive Committee
of the International Energy Agency IEA,
Implementing Agreement „Energy
Conservation Through Energy Storage ECES“
Mitglied Programmausschuss, VDI
Wissensforum Solarthermie 2011 – Heizen
und Kühlen mit der Sonne
Operating Agent, International Energy
Agency IEA, Implementing Agreement
„Energy Conservation through Energy
Storage ECES“, Annex 24 “Compact
Thermal Energy Storages – Material
Development and System Integration”
Wissenschaflticher Beirat, CImtEC
2010 – 12th International Conference on
modern materials and technologies and 5th
Forum on new materials, Montecatini
Terme, Italy
Wissenschaflticher Beirat, EuroSun 2010
International Conference on Solar Heating,
Cooling and Buildings, Graz, Austria
Wissenschaflticher Beirat, International
Conference on Sustainable Energy Storage
2011, Belfast, UK
Wissenschaflticher Beirat, International
Energy Agency IEA: Building Coordination
Group
R. Kunde
Mitglied, VDI Richtlinienausschuss VDI
6012 Blatt 2.1, Düsseldorf
Dr. J. manara
Mitglied, Fachausschuss VDI/VDE-GmA
FA 2.51 „Angewandte Strahlungsthermometrie“
Prof. Dr. J. Pflaum
Chair International Cluster Conference on
Organic Photovoltaics, Würzburg
Gutachter, AvH-Stiftung, Deutscher
Akademischer Austauschdienst (DAAD),
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG),
Bayerisch-Französisches Hochschulzentrum
(BFHZ)
Mitglied, Fakultätsrat der Fakultät für
Physik und Astronomie,
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Mitglied im Vorstand, Physikalisches
Institut, Julius-Maximilians-Universität
Würzburg
m. Pröll
Mitglied, International Energy Agency IEA,
Implementing Agreement „Energy
Conservation through Energy Storage
ECES“, Annex 21 „Thermal Response Test“
Mitglied, VDI Richtlinienausschuss
VDI 4640

Dr. G. Reichenauer
Mitglied, DIn-Ausschuss „Partikel- und
Oberflächenmesstechnik“
Mitglied, Arbeitskreis Kohlenstoff
m. Reuß
Fachliche Leitung, REnExPO 2010 Fachtagung
Kombination Solarthermie +
Wärmepumpe, Augsburg
Fachliche Leitung, VDI Fachkonferenz
Wärmepumpen, Stuttgart
Mitglied, Arbeitskreis Langzeit-Wärmespeicher
Mitglied, VDI Koordinierungsgruppe
Gebäudebeheizung – GebäudeEnergetik
Obmann, VDI Richtlinienausschuss
VDI 4640
Operating Agent, International Energy
Agency IEA, Implementing Agreement
„Energy Conservation through Energy
Storage ECES“,
Annex 21 „Thermal Response Test“
wissenschaftliche Leitung,
OttI 10. Internationales Anwenderforum
„Oberflächennahe Geothermie“,
Linz, Austria
W. Schölkopf
Mitglied im Spiegelausschuss,
Deutsche Solarthermie technologie-
Plattform (DSttP)
Pate, münchner Bündnis für Klima -
schutz – Fachgruppe „effiziente Energiebereitstellung“,
München
Sprecher des Lenkungsausschusses,
IHK-Arbeitskreis Energieeffizienz, München
Wissenschaflticher Beirat,
OttI Internationales Anwenderforum
„Energieeffizienz + Bestand“, Regensburg
Wissenschaflticher Beirat,
OttI Symposium thermische Solarenergie,
Regensburg
Prof. Dr. C. Schweigler
Expert, International Energy Agency IEA;
Solar Heating & Cooling Programme,
Task 38 „Solar Air-Conditioning and
Refrigeration“
Fachliche Leitung, VDI Fachkonferenz
Wärmepumpen, Stuttgart
Non-Voting Member, ASHRAE technical
Committee 8.3 – Absorption and Heat
Operated machines,
American Society of Heating, Refrigeration
and Air-Conditioning Engineers
Wissenschaflticher Beirat, International
Conference Solar Air-Conditioning
Wissenschaflticher Beirat, International
Sorption Heat Pump Conference
Prof. Dr. H. Spliethoff
Gutachter, EU, Arbeitsgemeinschaft
industrieller Forschungsvereinigungen
(AiF), Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DFG), Deutsche Bundesstiftung Umwelt
(DBU), Wissenschaftsfonds Österreich,
Volkswagenstiftung
Jurymitglied, m-Regeneratio,
Förderpreis der Stadtwerke München
Mitglied, Deutsche Vereinigung für
Verbrennungsforschung e.V. (DVV), Essen
Mitglied, Fachausschuss Energieverfahrenstechnik
der GVC, VDI-Gesellschaft
Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen
Mitglied, the Combustion Institute,
Deutsche Sektion, Göttingen
Mitglied, VDI Richtlinienausschuss
VDI 3925
Mitglied, Verein zur Förderung der
Energie- und Umwelttechnik (VEU),
Duisburg
Superintendent of Research, International
Flame Research Foundation (IFRF), Italy
L. Staudacher
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
stellvertretender Obmann, VDI Richtlinienausschuss
VDI 2129, Düsseldorf
Prof. Dr. U. Stimming
Director on the part of TUM of the,
Joint Research Institute for Advanced
Power Sources for Electric Vehicles (IAPS) ,
Tsinghua University (THU), Bejing, PRC
Mitglied des Arbeitsausschusses,
Elektrochemische Prozesse, DECHEmA e.V.,
Frankfurt am Main
Senior Fellow, Institute of Advanced Study
(IAS), TU München
Dr. H. Weinläder
Mitglied, Deutsche Gesellschaft für Holzforschung
e.V.
Mitglied, Fachverband transparente
Wärmedämmung
S. Weismann
Vertreter des ZAE Bayerns,
IBPSA-Germany, Regional affiliate of the
International Building Performance
Simulation Association
113

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
114
05.06
|
Vorlesungen
lectures
C.J. Brabec, grundlagen Werkstoffe der
elektronik und energietechnik, Friedrich-
Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg,
SS 2010, WS 2010
C.J. Brabec, P. Wellmann, M. Bickermann,
M. Batentschuk, grundlagen Werkstoffe
der elektrotechnik, Friedrich-Alexander-
Universität Erlangen-Nürnberg,
WS 2009/10
C.J. Brabec, M. Bickermann, E. Meißner,
seminar kern- und nebenfach der
elektronik und energietechnologie,
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-
Nürnberg, SS 2010
C.J. Brabec, seminar on solar energy,
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-
Nürnberg, WS 2010
C.J. Brabec, seminar: neuere Fragen zu
Werkstoffen der elektronik und energietechnik,
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg, WS 2010
F. Buttinger, M. Pröll, praktikum Regenerative
energien: solarthermie Versuch,
Technische Universität München, SS 2010,
WS 2010/11
V. Dyakonov, physik für studierende der
Medizin im 1. Fachsemester, Julius-Maximilians
Universität Würzburg, WS 2010/11
V. Dyakonov, physik organischer halbleiter:
opto- und Mikroelektronik, photovoltaik,
sensorik, Julius-Maximilians Universität
Würzburg, SS 2010
V. Dyakonov, J. Fricke, seminar über
energieforschung, Julius-Maximilians
Universität Würzburg, WS 2009/10, SS 2010,
WS 2010/11
V. Dyakonov, seminar: spektroskopie
organischer halbleiter, Julius-Maximilians
Universität Würzburg, SS 2010, WS 2010/11
J. Fricke, einführung in die energietechnik,
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
WS 2009/10, WS 2010/11
M. Gaderer, C. Schweigler, kraft-Wärmekälte-kopplung,
Technische Universität
München, SS 2010
A. Hauer, Ring-Vorlesung thermische
energiespeicher, Technische Universität
München , SS 2010
R. Kunde, F. Volz, M. Adeili, praktikum
Regenerative energien: Feinstaubmessung,
Technische Universität München,
WS 2009/10, WS 2010/11
T. Kunz, photovoltaik-technologie, Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg,
WS 2010
J. Manara, physikalische grundlagen im
Bereich der Medizintechnik, Krankenpflegeschule
an der Klinik Kitzinger Land, WS 2010
H. Mehling, speicherung und Verteilung
thermischer energie, Hochschule Weihenstephan
/ Wissenschaftszentrum Straubing,
SS 2010
J. Pflaum, hauptseminar (grundlagen der
experimentellen und theoretischen physik),
Julius-Maximilians Universität Würzburg,
SS 2010
J. Pflaum, Mechanisch-thermische
Materialeigenschaften, Julius-Maximilians
Universität Würzburg, WS 2010/11
J. Pflaum, P. Jakob, Mittelseminar B
(projektberichte), Julius-Maximilians
Universität Würzburg, SS 2010
J. Pflaum, opto-elektronische Materialeigenschaften,
Julius-Maximilians Universität
Würzburg, SS 2010
J. Pflaum, physikalische technologie der
Materialsynthese, Julius-Maximilians
Universität Würzburg, WS 2009/10
M. Reuß, Ring-Vorlesung oberflächennahe
geothermie, Technische Universität
München, SS 2010
W. Schölkopf, Ring-Vorlesung thermische
energiespeicher, Technische Universität
München , SS 2010
C. Schweigler, Regenerative energie- und
stofftechnik, Fachhochschule Deggendorf,
SS 2010
C. Schweigler, technische strömungsmechanik,
Fachhochschule Deggendorf,
WS 2009/2010, WS 2010/2011
C. Schweigler, Wärmeversorgung, Technische
Universität München, Wissenschaftszentrum
Straubing, SS 2010
L. Staudacher, energie- und Wärmetechnik,
Hochschule München, SS 2010

05.07
|
sonstiges
Miscellaneous
C. J. Brabec, Öffentliche Antrittsvorlesung,
Druckbare halbleiter, Technische Fakultät
der Universität Erlangen-Nürnberg,
Erlangen, 18.06.2010
C.J. Brabec, R. Weißmann, Dozenten Kurs 12,
erneuerbare energien / photovoltaik,
Ferienakademie 2010, Sarntal (Italy),
19.09.-01.10.2010
F. Buttinger, Vortrag, praktische lehre am
Beispiel solarthermisches praktikum,
Delegation der Universität von Montreal
(Canada), Besuch an der TU München,
Garching, 10.01.2010
W. Dallmayer, Ausrichtung, Workshop für
heizungsbauer im Rahmen des interkommunalen
geothermieprojektes der
AFk-geothermie gmbh, Garching,
30.04.2010
V. Dyakonov, TV-Beitrag, organische
photovoltaik, Bayerisches Fernsehen,
Frankenschau, 16.09.2010
A. Hauer, Ausrichtung, eces Workshop,
Energiespeicherprogramm der Internationalen
Energieagentur (IEA), Bad Tölz,
14.-16.07.2010
U. Heinemann, Expertenbeiträge, „Wissenschaft
debattieren“, Onlineplattform zu
Bürgerkonferenzen Karlsruhe, 30.-31.10.2010
/ 20.-21.11.2010
U. Heinemann, Zuarbeit Zeitrschriftsartikel
von Susanne Jacob-Freitag, im luftleeren
Raum – energetisch sanieren mit Vip als
innendämmung – sinnvoll oder nicht?,
Energie Spezial | Technik, DBZ 1/2010
U. Heinemann, Zuarbeit TV-Beitrag, neue
Dämmstoffe, Sendereihe „ARD Ratgeber
Bauen und Wohnen“, 11.07.2010
U. Hoyer, L. Pinna, A. Göhl, Messebeteiligung,
Bayern innovativ cluster-Forum mit
Fachausstellung „Recycling in der photovoltaik“,
Cluster Energietechnik, Bauzentrum
München, 01.12.2010
U. Hoyer, T. Swonke, Messebeteiligung mit
Bayern Innovativ, intersolar europe 2010,
Neue Messe München, 09.-11.06.2010
F. Kennett, Veranstaltung, lange nacht der
Wissenschaften, Campus Garching,
15.05.2010
J.M. Kuckelkorn, Interview, nahwärmenetze
auf Basis erneuerbarer energien, Zeitschrift
Solarthemen, 3/2010, 15.09.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
J. Manara, Interview, low e-coatings for
improved thermal insulation, European
Coatings Journal (http://www.europeancoatings.com/videos/54302/EC-Jochen-
Manara-iOS 3), 09/2010
J. Manara, Ausrichtung 1. Symposium,
Membrankonstruktionen zur energetischen
sanierung von gebäuden, Hightex
GmbH, Rimsting am Chiemsee, 28.10.2010
M. Radspieler, Übung, principles of energy
conversion, TU München, WS 2010/2011
M. Radspieler, Praktikum, signalverarbeitung,
Hochschule München, SS 2010 +
WS 2010/2011
G. Reichenauer, Mitorganisation, international
summer school Aerogels 2010, Köln,
06.-08.10.2010
L. Schäfer, Zuarbeit blz-Beitrag, neues aus
den laserzentren, Laser Magazin 4/2010
W. Schölkopf, Fachpressekonferenz im
Rahmen, iFh/ interm, Garching, 27.01.2010
C. Schweigler, Ausrichtung, 6th expert
Meeting Annex 34: „thermally Driven heat
pumps for heating and cooling“, IEA Heat
pump program, Garching, 27.-28.04.2010
U. Stimming, Radiointerview, Das mobile
potential – neue konzepte der Fortbewegung,
„IQ – Wissenschaft und Forschung“
auf Bayern 2, München, 17.05.2010
L. Weigold, M. Geisler, Teilnahme Messestand,
Wissenschaftsjahr der energie,
TectoYou – Hannover Messe 2010
115

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
116

06
|
pressespiegel
press Review
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
117

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
CeNIDE Newsletter NANO­
ENERGIE, 02/2010
118
06.00
|
pressespiegel
press Review

Main Post, 22.06.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
119

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
MainPost 06/2010
Wirtschaft in Mainfranken
06/20100
120

AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
MainPost, 16.08.2010
121

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
MainPost 18.08.2010
122
Wirtschaft in Mainfranken
09/2010

Main Post 18.09.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
123

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Abendzeitung Nürnberg
21.09.2010
124

Main Post 27.09.2010
Main Post 01.10.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
125

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Main Post ­ Beilage: Erneuerbare Energien 02.10.2010
126

Die Welt 21.10.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
127

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Weichenheizung: Eisfreie Bahnschienen durch Erdwärme - Technik - ... http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/technik/weichenheizung-eisfr...
http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/technik/weichenheizung-eisfreie-bahnschienen-durcherdwaerme_aid_564459.html
Weichenheizung
Samstag 23.10.2010, 09:28 · von FOCUS-Online-Autorin Susanne Rietfort
Im Winter heizt die Bahn 64 000
Weichen. Ingenieure versuchen
nun, die dafür nötige Energie
aus Erdwärme zu beziehen und
haben ein ausgeklügeltes
System entwickelt.
Stundenlanges Warten auf den Zug
bei Minusgraden: für Bahnfahrer ist
Die Schienen der Deutschen Bahn Thomas Nyfeler/dpa das nichts Ungewöhnliches.
könnten in Zukunft mit Erdwärme beheizt werden
Gerade im Winter sind die Züge
wegen Pannen durch Schnee und
Eis häufig verspätet. Damit die Züge bei Glatteis überhaupt fahren können, beheizen
die Bahngesellschaften ihre Weichen. Bislang primär durch Strom und Gas.
Wissenschaftler des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung (ZAE)
haben jetzt gemeinsam mit der Pintsch Aben geotherm GmbH ein alternatives
Heizmodell entwickelt, das mit Erdwärme funktioniert.
Herkömmliche Heizung überflüssig
Allein die Deutsche Bahn AG beheizt etwa 64 000 Weichen. Um die Heizung über
elektrischen Strom zu betreiben, werden in Deutschland jährlich rund 230 Gigawatt
benötigt. Seit einigen Jahren setzt die Bahn bereits zusätzliche Systeme ein, die
Wärme aus dem Erdreich oder dem Grundwasser nutzen. Aber auch die kommen nicht
ganz ohne Strom aus. Dennoch verbraucht diese Heizvariante bereits 40 Prozent
weniger Energie. Die weiter entwickelte Weichenheizung des ZAE braucht gar keinen
Strom, sie spart also noch mehr Energie ein. Ob das Heizmodell, das vom
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert wird, funktioniert, müssen
Entwickler und Unternehmen aber noch prüfen.
Wärme aus der Tiefe
„Unser System wird ausschließlich mit oberflächennaher Erdwärme betrieben. Es ist
selbstregelnd und nahezu wartungsfrei“, sagt Lars Staudacher, Physiker am ZAE, im
Interview mit FOCUS Online. Kern des Modells ist eine Erdwärmesonde – ein langes
Rohr, das in den Erdboden hineinreicht. „Die Bohrungen sind normalerweise zwischen
30 und 100 Metern tief“, erklärt Staudacher. Anders als bei herkömmlichen
Erdwärmesonden, durch die Wasser gepumpt wird, ist der untere Bereich des
Drucken
1 von 2 25.10.2010 10:41
128
Fokus Online 25.10.2010
Weichenheizung: Eisfreie Bahnschienen durch Erdwärme - Technik - ... http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/technik/weichenheizung-eisfr...
gasdichten Rohrs mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt, sagt der Geothermie-Experte.
Weil der Boden um die Sonde herum warm ist, verdampft ein Teil des Kohlendioxids
und steigt im Rohr nach oben. Im kalten Hohlraum direkt unter der Weiche kondensiert
dann das Kohlendioxidgas und wird flüssig. Es läuft an den Innenwänden des Rohrs
zurück in die Tiefe, wo es durch die Erdwärme wieder verdampft und als Gas erneut
nach oben steigt. Das Kohlendioxid zirkuliert in dem verschlossenen Rohr bei einem
Druck von 40 bar. Geringe Temperaturdifferenzen reichen aus, damit das System
Wärme aus dem Boden zur Weiche transportieren kann. Einmal installiert, sollen die
Erdwärmesonden rund 20 Jahre funktionieren.
Ein- und Ausschalten ist unnötig
Wenn die Weiche nicht mehr kalt genug ist, um das CO2 zu verflüssigen, steht der
Kreislauf automatisch still. Umgekehrt läuft der Prozess selbsständig an, wenn die
Weiche eine kritische Temperatur unterschreitet. Bis der CO2-Kreislauf richtig in
Schwung kommt und seine volle Leistung erreicht, dauert es allerdings eine Weile. Ob
das Heizsystem im Ernstfall tatsächlich schnell genug auf Touren ist, überprüfen die
Entwickler diesen Winter in ersten Praxis-Projekten.
Pro Weiche eine Sonde
„Für eine Weiche reicht in der Regel eine Bohrung. Das hängt aber vom Standort ab.
In Bahnhöfen sind ganze Sondenfelder erforderlich“, sagt Staudacher. „Damit eine
elektrisch betriebene Weichenheizung läuft, braucht man 300 Watt pro Meter. Bei der
Erdwärmeheizung ist das komplizierter. Neben den geologischen Bedingungen des
Bodens kommt es stark auf das Klima in dem beheizten Gebiet ab. Bei mildem
Ruhrpottklima reicht eine kürzere Sonde als in Garmisch“, erklärt Staudacher.
„Technisch sind die Erdwärmesonden in der Lage, die Weichen fast überall in
Deutschland zu beheizen“, schätzt der Fachmann. Ob sich die Installation
wirtschaftlich an allen Orten lohnt, kann er allerdings noch nicht sagen. In
Gebirgsregionen, in denen es viel regnet und schneit und sehr kalt ist, ist die
Erdwärmesonde beispielsweise schwieriger zu realisieren. Denn je rauher das Klima,
desto tiefer muss die Sonde sein, um genügend Wärme zu erzeugen. Und mit jedem
zusätzlichen Sondenmeter steigt der Preis, weiß Staudacher.
Erste Versuche schon in diesem Winter
Ein Pilotprojekt mit mehreren Demonstrationsanlagen ist geplant. Noch in diesem Jahr
wird die erste Weichenheizung dieser Art in Hamburg installiert. Zwei Sonden, die eine
Gesamtlänge von 75 Metern haben, beheizen dann die Weichen der Hafenbahn. Die
Installationskosten sind hoch: pro Weiche rund 35 000 Euro. Doch der Betrag hat sich
bei den heutigen Energiekosten nach acht bis zehn Jahren amortisiert. Ab diesem
Zeitpunkt spart man, denn einmal installiert verursachen die Wärmesonden keine
Folgekosten.
© FOCUS Online 1996-2010
Foto: Thomas Nyfeler/dpa
Die TOMORROW FOCUS AG weist darauf hin, dass Agentur-Meldungen, sowie -Fotos weder reproduziert noch
wiederverwendet werden dürfen.
Drucken
2 von 2 25.10.2010 10:41

Innovationsland Deutschland Oktober 2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
129

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Wirtschaft in Mainfranken 11/2010
130

Main Post 16.11.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
131

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
132

Sonne, Wind
& Wärme
23.11.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
133

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Uni Intern Online 30.11.2010
134

Main Post 10.12.2010
AnnuAl RepoRt 2010 — ZAe BAyeRn
135

tätigkeitsBeRicht 2010 – ZAe BAyeRn
Abteilung Division
technik für Energiesysteme und
Erneuerbare Energien
technology for Energy Systems and
Renewable Energy
Walther-Meißner-Str. 6
85748 Garching
Germany
S +49 89/ 32 94 42 -0
T +49 89/ 32 94 42 -12
info1@muc.zae-bayern.de
Abteilung Division
Funktionsmaterialien der Energietechnik
Functional materials for Energy
technology
Am Hubland
97074 Würzburg
Germany
S +49 931/ 7 05 64 -0
T +49 931/ 7 05 64 -60
info2@zae.uni-wuerzburg.de
Abteilung Division
thermosensorik und Photovoltaik
thermosensorics and Photovoltaics
Am Weichselgarten 7
91058 Erlangen
Germany
S +49 91 31/ 691 -180
T +49 91 31/ 691 -181
info3@zae.uni-erlangen.de
136
ZAe Bayern: Adressen
ZAe Bayern: Addresses
Sitz des Vereins (VR 1386)
Registered Office
ZAE Bayern
Am Hubland
97074 Würzburg, Germany
Frankfurt
Würzburg
zum
Autobahnkreuz
Neufahrn, Nürnberg
A9
Buslinie 14
Hauptbahnhof
Würzburg
innenstadt
A3
Autobahnausfahrt
Garching-Nord
zum
Autobahnkreuz
München-Nord
MAIN
Zur A3 Richtung Frankfurt
Würzburg Heidingsfeld
Bamberg
A73
Am
Weichselgarten
Fürth
Nürnberg
nach Freising
Freisinger Landstr.
B11
Lichtenbergstr.
nach
Garching, München
Tennenlohe
am Wetterkreuz
IGZ
Boltzmannstr.
Ludwig-
Prandtl-Str.
B19 Rottendorfer Str.
Zeppelinstr.
Ebertsklinge
Zur A7
Kassel–Nürnberg
B13
S +49 931/ 705 64 -0
T +49 931 / 705 64 -60
info@zae.uni-wuerzburg.de
B8
Universität
am Hubland
ZAE BAYERN
Erlangen
B4
U6
LINIE 230
Forschungszentrum
Buslinie 14
Mathematisches Institut
Randersacker
Flughafen Nürnberg
Buslinie 30
Wetterkreuz
A3
ZAE BAYERN
Walther-
Meissner-Str.
ZAE BAYERN
Gerbrunn
Zur A3 Richtung Nürnberg
Randersacker
Rottendorf
Zur A3 Richtung Nürnberg
Biebelried, Kitzingen
München
Regensburg
Berlin