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The Spray Ion Layer Gas Reaction (Spray-ILGAR) technique is a new variation on the ILGAR technique used to prepare chalcogenide thin films. High quality indium sulfide thin films were produced by Spray-ILGAR with an indirect bandgap of 2.2 eV and a high suitability for use as buffer layers in chalcopyrite solar cells. The process involves the cyclical spray deposition of an indium containing precursor layer followed by its conversion to sulfide using hydrogen sulfide gas. Analysis of the deposition reveals that the indium chloride based precursor is transported via the vapour phase from the spray droplets to the substrate surface.
The present work shows results on elemental distribution analyses in Cu(In,Ga)Se2 thin films for solar cells performed by use of wavelength-dispersive and energy-dispersive X-ray spectrometry (EDX) in a scanning electron microscope, EDX in a transmission electron microscope, X-ray photoelectron, angle-dependent soft X-ray emission, secondary ion-mass (SIMS), time-of-flight SIMS, sputtered neutral mass, glow-discharge optical emission and glow-discharge mass, Auger electron, and Rutherford backscattering spectrometry, by use of scanning Auger electron microscopy, Raman depth profiling, and Raman mapping, as well as by use of elastic recoil detection analysis, grazing-incidence X-ray and electron backscatter diffraction, and grazing-incidence X-ray fluorescence analysis. The Cu(In,Ga)Se2 thin films used for the present comparison were produced during the same identical deposition run and exhibit thicknesses of about 2 µm. The analysis techniques were compared with respect to their spatial and depth resolutions, measuring speeds, availabilities, and detection limits.
Innovative Technologien für die Erkundung, Löschung und Beobachtung von Kohlebränden - Phase B -
(2011)
Aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase A, die sich auf das grundlegende Verständnis von Kohlebränden, sowie der Voraussetzung und des prinzipiellen Ablaufs der physikalischchemischen Brandprozesse konzentriert haben, erfolgte in Phase B eine Fokussierung auf Methoden zur Vermeidung von Kohlebränden, sowie der Löschung und Überwachung von Kohlebrandzonen, um einen Beitrag zur Verminderung von C02-Emissionen und zum Erhalt der nutzbaren Energieressourcen leisten zu können. Diese Arbeiten erfolgten insbesondere mit Bezug zu den „Clean Development Mechanisms“ (CDM), die im Rahmen des Kyoto-Protokolls entwickelt worden sind.
Eine Zertifizierung von Löschaktivitäten im Rahmen des Kyoto-Protokolls setzt dabei eine nachvollziehbare Ermittlung der kohlebrandbezogenen C02-Emissionen und eine belastbare Abschätzung der durch die Löschung verringerten Emissionsmengen voraus. Wesentliche Arbeiten konzentrierten sich auf die Entwicklung von Verfahren, die eine solche Abschätzung gewährleisten können. Dazu wurden unterschiedliche Ansätze entwickelt und anhand der erhobenen Felddaten überprüft. Die untersuchten Ansätze konzentrierten sich dabei auf Verfahren, die eine Ermittlung des vorhandenen Kohlevolumens, die Erfassung der emittierten Gase und die durch die Kohlebrände verursachten Temperaturanomalien an der Tagesoberfläche ermöglichen. Die direkten Arbeiten zum Thema CDM wurden dabei in einem Arbeitspaket unter Federführung der BGR gebündelt.
Die deutsche Initiative zur Erforschung der Kohlenbrände in der V.R. China leistete zweifelsfrei signifikante Beiträge zu den oben genannten Zielen. Durch die inventiven Ansätze im Bereich der Brandbewältigung konnte darüber hinaus auch in Teilen die ökonomischen Chancen für ein Engagement deutscher Unternehmen aufgezeigt werden.
Layered silicate epoxy nanocomposites: formation of the inorganic-carbonaceous fire protection layer
(2011)
The layered silicate (LS) modification and processing parameters applied control the morphology of the LS/polymer composites. Here, increasing the surface area of the LS particles by using alternative drying processes increases dispersion towards a more typical nanocomposite morphology, which is a basic requirement for promising flame retardancy. Nevertheless, the morphology at room temperature does not act itself with respect to flame retardancy, but serves as a prerequisite for the formation of an efficient surface protection layer during pyrolysis. The formation of this residue layer was addressed experimentally for the actual pyrolysis region of a burning nanocomposite and thus our results are valid without any assumptions or compromises on the time period, dimension, surrounding atmosphere or temperature. The formation of the inorganic-carbonaceous residue is influenced by bubbling, migration, reorientation, agglomeration, ablation, and perhaps also delamination induced thermally and by decomposition, whereas true sintering of the inorganic particles was ruled out as an important mechanism. Multiple, quite different mechanisms are relevant during the formation of the residue, and the importance of each mechanism probably differs from one nanocomposite system to another. The main fire protection effect of the surface layer in polymer nanocomposites based on non-charring or nearly non-charring polymers is the increase in surface temperature, resulting in a substantial increase in reradiated heat flux (heat shielding).
The analytical utility of a new and simple to use ionization method, matrix-assisted ionization (MAI), coupled with ion mobility spectrometry (IMS) and mass spectrometry (MS) is used to characterize a 2-armed europium(III)-containing poly(ethylene glycol) (Eu-PEG) complex directly from a crude sample. MAI was used with the matrix 1,2-dicyanobenzene, which affords low chemical background relative to matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) and electrospray ionization (ESI). MAI provides high ion abundance of desired products in comparison to ESI and MALDI. Inductively coupled plasma-MS measurements were used to estimate a maximum of 10% of the crude sample by mass was the 2-arm Eu-PEG complex, supporting evidence of selective ionization of Eu-PEG complexes using the new MAI matrix, 1,2-dicyanobenzene. Multiply charged ions formed in MAI enhance the IMS gas-phase separation, especially relative to the singly charged ions observed with MALDI. Individual components are cleanly separated and readily identified, allowing characterization of the 2-arm Eu-PEG conjugate from a mixture of the 1-arm Eu-PEG complex and unreacted starting materials. Size-exclusion chromatography, liquid chromatography at critical conditions, MALDI-MS, ESI-MS, and ESI-IMS-MS had difficulties with this analysis, or failed.