Forschung Schnell schaltende Halbleiter für Megawatt-Wechselrichter

In den kommenden drei Jahren werden Partner aus Forschung und Industrie neuartige Leistungshalbleiter und Module für besondere Anforderungen der Photovoltaik und Medizin entwickeln.

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Gemeinsam mit weiteren Partnern aus Forschung und Industrie hat das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB ein vom BMBF mit über 3 Mio. € gefördertes Forschungsprojekt zum Einsatz von schnellschaltenden Halbleiterbauelementen in Photovoltaik-Wechselrichtern der Megawattklasse gestartet.

Ziel des Verbundvorhabens HHK (Hochfrequenz-Hochstrom-Komponenten für den Einsatz in PV-Wechselrichtern der MW-Klasse und in der Medizintechnik ist es, die Vorteile von schnell schaltenden Halbleiterbauelementen auch für Hochstromanwendungen im höheren Leistungsbereich zu erschließen. Dadurch sollen der Wirkungsgrad bzw. die Energieeffizienz gesteigert und die Kosten der Wechselrichter gesenkt werden.

Ein neuer Technologieansatz auch für die Medizin

Neben dem Fraunhofer IISB sind die CONTAG AG, das Fraunhofer IZM, Heraeus, die SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG, die Siemens AG, die SMA Solar Technology AG, die TDK EPCOS AG und die Universität Kassel an dem auf drei Jahre angelegten Forschungsvorhaben beteiligt. Die Koordination des Projekts liegt bei SEMIKRON.

Große Photovoltaik-Kraftwerke mit Leistungen bis in den Gigawattbereich bilden weltweit eine wichtige Säule für die zukünftige Energieversorgung. Technologische Innovationen tragen dazu bei, die Kosten für die solare Stromerzeugung in diesen Kraftwerken weiter zu senken und die Exportkraft der deutschen PV-Industrie in diesem schnell wachsenden Segment zu stärken.

Vor diesem Hintergrund erforschen die Partner in den kommenden drei Jahren den Einsatz von neuartigen Halbleiterbauelementen sowie niederinduktiven Leistungsmodulen und entwickeln spezielle Lösungen für hocheffiziente, kostengünstige Zentral-Wechselrichter der Megawattklasse. Dabei gilt es, neben der Kostensenkung die besonderen Applikationsanforderungen der Photovoltaik hinsichtlich Funktionalität, Wirkungsgrad und Lebensdauer weiter zu verbessern. Ein zweites Anwendungsfeld für diesen neuen technologischen Ansatz ist die Medizintechnik. Hier liegt der Fokus vor allem auf dem Hochfrequenzpfad und der Entwicklung von ultrakompakten Medizinumrichtern. Speziell in der Anwendung bei Computertomografen können damit optimale Lösungen realisiert werden, die den höheren Leistungen bei der Röntgenbildgebung Rechnung tragen.

Das 1985 gegründete Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) betreibt angewandte Forschung und Entwicklung auf den Gebieten Leistungselektronik, Mechatronik, Mikro- und Nanoelektronik. Mit seinen Arbeiten zu leistungselektronischen Systemen für Energieeffizienz, Hybrid- und Elektroautomobile sowie zur Technologie-, Geräte- und Materialentwicklung für die Nanoelektronik genießt das Institut internationale Anerkennung. Im Geschäftsfeld „Leistungselektronische Systeme“ werden schwerpunktmäßig Themen wie innovative Schaltungs- und Systemlösungen für hocheffiziente und kompakte Leistungswandler, mechatronische 3D-Integration, multifunktionale Integration und Einsatz neuer Materialien und Halbleiterbauelemente vorangetrieben.

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