Deutsche Forscher halbieren Energieverluste: Erneuerbare Energien, Telekommunikations- und Beleuchtungssysteme profitieren von neuen Halbleitermaterialien

Neubiberg, 23. Juni 2014 – Schaltnetzteile für PCs, Flachbildfernseher, Server und Telekommunikationsanlagen könnten zukünftig 50 Prozent weniger Energieverluste aufweisen und Solar-Wechselrichter könnten kompakter und kostengünstiger werden. Dies ermöglichen neue Halbleitermaterialien, die Partner aus der Halbleiter- und Solarindustrie im Forschungsprojekt „ NeuLand“ untersucht haben.

Die Unternehmen haben gemeinsam hochintegrierte Bauelemente und elektronische Schaltungen entwickelt, mit denen sich noch während der laufenden Forschungsaktivitäten die Energieverluste von Leistungselektroniksystemen in Versuchen bereits um 35 Prozent senken ließen. Das Verbundprojekt NeuLand wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms „IKT 2020 – Forschung für Innovationen“ über drei Jahre mit insgesamt etwa 4,7 Millionen Euro gefördert. Die Projektleitung lag bei Infineon Technologies.

Schlüssel zur Halbierung der Energieverluste

Der Schlüssel zur Halbierung der Energieverluste sind die  Halbleitermaterialien Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid auf Silizium (GaN-on-Si), die auf Grund ihrer elektronischen Eigenschaften kompakte und effiziente Leistungselektronikschaltungen ermöglichen. Heute verwendet Infineon das Material SiC bereits in Schalterbauelementen (JFETs) und in  Dioden für die Spannungsklassen von 600 V bis 1700 V.Diese Bauelemente werden vor allem in Netzteilen für PCs oder Fernseher und in Motorantrieben verwendet. Große Bedeutung könnten sie zukünftig auch für Solar-Wechselrichter erlangen.

Vor NeuLand war SiC ein sehr teures Wafermaterial. Dank der Projektergebnisse ist die Anzahl geeigneter Anbieter und möglicher Anwendungen gewachsen. Die Partner konnten zeigen, dass sich die Effizienz von Leistungselektronik mit SiC- und GaN-basierten Bauelementen um mehr als ein Drittel steigern lässt. Solar-Wechselrichter beispielsweise können bei gleichem Wirkungsgrad von deutlichen Materialeinsparungen profitieren und somit kostengünstiger werden. Ergebnisse sind jedoch auch, dass die SiC-Bauelementekosten für einen großflächigen Einsatz in Solar-Wechselrichtern noch weiter sinken müssen und dass für GaN-basierte Bauelemente noch weitere intensive Forschung zu Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Kosten notwendig ist.

Als Anlagenhersteller für die Halbleiterfertigung war AIXTRON in NeuLand vertreten, Partner im Bereich SiC-Waferherstellung war das Unternehmen SiCrystal. Der Halbleiterhersteller Infineon forschte an den Bauelement-Konzepten sowie an den Verfahrensschritten zur Herstellung der SiC- und GaN-Bauelemente. Die Systemtechnikkompetenz im Solarbereich kam vom Unternehmen SMA Solar Technology. Die Projektpartner konnten mit NeuLand ihre Kompetenz zu den Zukunftstechnologien SiC und GaN über einen sehr großen Bereich der Wertschöpfungskette weiter ausbauen.

NeuLand steht für „Neuartige Leistungs-Bauelemente mit hoher  Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit auf der Basis von Verbindungshalbleitern mit großer Bandlücke“. Das Forschungsprojekt wurde vom BMBF im Rahmen der Förderbekanntmachung „Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung“ (LES) im Programm „IKT 2020 – Forschung für Innovation“ gefördert. Ziel von IKT 2020 ist es, die technologische Spitzenstellung Deutschlands in der Elektronik zu stärken.

Pressekontakte:

AIXTRON SE

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SiCrystal AG

Sabine Storm, Forschung und Entwicklung

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SMA Solar Technology AG

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Email: susanne.henkel@SMA.de

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Die Infineon Technologies AG bietet Halbleiter- und Systemlösungen an, die drei zentrale Herausforderungen der modernen Gesellschaft adressieren: Energieeffizienz, Mobilität sowie Sicherheit. Mit weltweit rund 26.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erzielte Infineon im Geschäftsjahr 2013 (Ende September) einen Umsatz von 3,84 Milliarden Euro. Das Unternehmen ist in Frankfurt unter dem Symbol „IFX“ und in den USA im Freiverkehrsmarkt OTCQX International Premier unter dem Symbol „IFNNY“ notiert. Weitere Informationen unter www.infineon.com