Raw material substitution in electronic, optoelectronic and photovoltaic technologies.

(Substitution von Rohstoffen für elektronische, optoelektronische und Photovoltaik-Anwendungen)

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Warum sollten wir Indium-Zinn-Oxid vermeiden?

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Die beiden Metalle sind in der Erdkruste nur in kleinen Mengen vorhanden und ihre Gewinnung ist teilweise sehr aufwendig. Vor allem Indium gilt als kritischer Rohstoff und gehört auch zu den Konfliktrohstoffen.

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Vorkommen in der Erdkruste:

· 0,1g/t Indium

· 30g/t Zinn

 

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Problematisch:
Indium gilt als kritischer Rohstoff, das bedeutet:

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· er ist wirtschaftlich sehr wichtig

· es gibt keine ausreichende Eigenproduktion

· wir sind auf Importe angewiesen

 

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Indium zählt zu den Konfliktrohstoffen, das heißt:

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· dieses Mineral wird in politisch instabilen Gebieten gehandelt

· und zur Finanzierung von bewaffneten Gruppierungen verwendet

· es kommt zu Zwangsarbeit und Menschenrechtsverletzungen

· wir unterstützen damit Korruption und Geldwäsche

 

Was spricht für eine Substitution?

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Der Austausch von Indium-Zinn-Oxid durch andere Stoffe bedeutet daher:

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• Förderung der Arbeitsplätze im eigenen Land

• wirtschaftliche Unabhängigkeit

• billigere Produktion

• technisch hochwertiges Material

• Einhaltung der Menschenrechte

• ökologischer Umgang mit Ressourcen

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Was ist ITO?

ITO = Indium-Zinn-Oxid (engl. Indium-Tin-Oxid) ist ein sehr transparenter Stoff, der aufgrund seiner Eigenschaften vor allem für die Herstellung von Touchscreens verwendet wird.

 

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Eigenschaften:

· elektrische Leitfähigkeit

· optische Transparenz

 

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Anwendungsgebiete:

· Touchscreens

· CCD-Sensoren (Videokameras)

· Dünnschicht-Solarzellen

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Typische Einsatzbereiche für ITO:
Aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit und optischen Eigenschaften wird ITO als transparentes Leiterbahn- und Elektrodenmaterial, z.B. in LCD- und Plasmabildschirmen, Touchscreens und organischen LEDs eingesetzt. Weiterhin findet es Verwendung als Antistatikbeschichtung, in Beschichtungen zur elektrischen Abschirmung und als optische Beschichtung von Sensoren und Verspiegelungen, die hohen Temperaturen (bis 1400 °C) ausgesetzt sind.
Quelle: https://kompendium.infotip.de/ito-indiumzinnoxid.html

 

Der Stoff wird für die Herstellung transparenter Elektroden in Flüssigkristallbildschirmen, organischen Leuchtdioden, Touchscreens, Dünnschicht-Solarzellen, Fotodioden sowie elektrochromen Anwendungen eingesetzt.

Mit ITO werden auch unsichtbare bzw. transparente Leiterbahnen auf Glas hergestellt, etwa für beheizbare Fenster und Objektträger, unsichtbare Antennen oder Leiterbahnen auf CCD-Sensoren.

Verschiedenste Oberflächen, beispielsweise Kunststofffolien, können mit ITO beschichtet werden, damit sie sich nicht elektrostatisch aufladen und dennoch transparent bleiben.

ITO-beschichtete Scheiben können Funkwellen abschirmen.

Da ITO Infrarotstrahlung stark reflektiert, wird es vereinzelt als Wärmeschutz auf Fensterglasscheiben aufgebracht.

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Was sind Graphene?

Graphene sind eine einatomige Lage reinen Kohlenstoffes. Kohlenstoff wurde modifiziert, somit entstanden unter anderem Graphene. Sie haben trotz gleicher chemischer Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften, die ist auf die Anordnung der Atome zurück zu führen ist.

Eine Graphen-Lage ist etwa. 0,3 Nanometer dick. Das ist ein Hunderttausendstel der Dicke eines menschlichen Kopfhaares.

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Aufbau:

Jedes Kohlenstoff-Atom steht in einer Schicht mit drei weiteren Kohlenstoffatomen in Verbindung. Somit entsteht eine bienenwabenartige Schichtstruktur. Außergewöhnlich ist, dass diese zweidimensional ist.

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Eigenschaften der Graphene:

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• Graphene haben ungewöhnliche Eigenschaften, welche für die Grundlagenforschung und für die Anwendungen interessant sind (vor allem in der Physik).

• Ein Beispiel sind die Graphen-Flächen-Einkristalle. Diese sind innerhalb der Fläche außerordentlich steif und fest. Das Elastizitätsmodul entspricht dem Graphit entlang der Basalebenen mit ca. 1020 GPa. Er ist fast so groß wie der des Diamanten.

• Seine Zugfestigkeit ist die höchste, die je ermittelt wurde und diese ist rund 125-mal höher als Stahl. (Ein Band aus Graphen von 1 Meter Breite und 3,35 x 10-10m Dicke, also von einer Atomlage, hat daher eine Zugfestigkeit von 42 N.) Ein Band für einen Weltraumlift aus Graphen mit konstanter Querschnittsfläche würde in der Höhe der geostationären Umlaufbahn von 35.786 km erst zu 87,3 Prozent seiner Reißfestigkeit belastet werden.

 

 

Eigenschaften im Überblick:

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· hohe elektrische Leitfähigkeit

· hohe Transparenz (lassen 98 Prozent des Lichts durch)

· flexibel

· extrem robust (100 Mal fester als Stahl)

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Einsatzbereiche:

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Graphene eignen sich somit perfekt für die Herstellung von Touchscreens, sind kostengünstig, enorm lichtdurchlässig und leicht herstellbar.
Es scheint fast so, als gäbe es keine Bereiche, indem sich Graphene nicht auszeichnen!  

 

 

WERKSTOFF der ZUKUNFT?

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· Touchscreens

· Graphen-Akkus

· transparente Elektronik

· Kamerasensoren

· Photovoltaik/Solarzellen

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Auch bei der Umwandlung von Sonnenenergie verspricht die Verwendung von Graphen eine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrades. Schaffen Siliziumzellen heute nur 25 Prozent, kann bei Graphenen ein Wirkungsgrad von 60 Prozent erwartet werden.

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