Deutsches Forschungsprojekt »NEULAND«
Mit neuen Halbleitermaterialien Energieverluste halbieren
Sechs Partner aus der Halbleiter- und Solarindustrie wollen mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt NEULAND gemeinsam neue Wege bei der effizienten Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien gehen.
»NEULAND« steht für »Neuartige Leistungs-Bauelemente mit hoher Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit auf der Basis von Verbindungshalbleitern mit großer Bandlücke«. Ziel des Projekts ist es, mit neuartigen Halbleiterbauelementen auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid auf Silizium (GaN-on-Si) die Verluste etwa in Photovoltaik-Wechselrichtern bei der Einspeisung ins Stromnetz um bis zu 50 Prozent zu senken – und das, ohne die Kosten der Anlagen signifikant zu erhöhen.
Vor dem Hintergrund des weltweit steigenden Energiebedarfs stellt eine effizientere Energienutzung einen wichtigen Hebel zur Reduzierung der CO 2-Emissionen und zur Sicherung der Verfügbarkeit bezahlbarer Energie dar. Im Rahmen des Projekts »NEULAND«, das bis Mitte 2013 läuft, wollen Aixtron, Azzurro Semiconductors, MicroGaN, Infineon Technologies, SiCrystal und SMA Solar Technology Leistungshalbleiter-Lösungen entwickeln, die in Zukunft auch in Schaltnetzteilen für Desktop- und Laptop-PCs, für Flachbildfernseher, Server und Telekommunikationsanlagen zum Einsatz kommen sollen und dort die Verluste um etwa die Hälfte senken helfen.
Infineon wurde mit der Leitung des Projekts »NEULAND« beauftragt. »NEULAND« wird vom BMBF auf Grundlage der Hightech-Strategie der Bundesregierung (Programm »Informations- und Kommunikationstechnologie 2020« (IKT 2020)) im Rahmen der Förderbekanntmachung »Leistungselektronik zur Energieeffizienzsteigerung (LES)« mit einem Beitrag von etwa 4,7 Millionen Euro bei einer Förderquote von 52,6 Prozent gefördert.
SiC wird heute bereits in Schottky-Dioden verwendet. Solche SiC-Dioden, die seit etwa zehn Jahren auf dem Markt sind, sorgen dafür, dass bei der Strom- und Spannungswandlung in Schaltnetzteilen deutlich weniger Verluste entstehen. Sie kommen vor allem in Schaltnetzteilen für PCs oder Fernseher, in Solar-Wechselrichtern und Motorantrieben zum Einsatz.
Das Material GaN wird derzeit hauptsächlich in weißen Leuchtdioden verwendet. Untersuchungen, inwiefern sich dieses Material für Leistungsanwendungen eignet, begannen im Jahr 2006. Die »NEULAND«-Forschungsarbeiten sollen zeigen, für welche Anwendungen GaN-Bauelemente an die Zuverlässigkeit, Einsetzbarkeit und den Kostenrahmen heutiger SiC-Bauelemente heranreichen oder diese übertreffen, um die Energieeffizienz-Vorteile einer geringeren Verlustleistung über die gesamte Palette der Verbraucherelektronik einzuführen.
Das Projektkonsortium umfasst ausgeprägte Expertise zu SiC und GaN über einen sehr großen Bereich der Wertschöpfungskette. Als Anlagenhersteller für die Halbleiterfertigung ist AIXTRON vertreten und als Waferhersteller die Unternehmen SiCrystal und Azzurro. Das Bauelemente-Know-how kommt von MicroGaN und Infineon und die Erfahrung zur Systemtechnik im Solarbereich vom Unternehmen SMA Solar Technology.
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