Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Werkstoff mit Potenzial: Durch Löcher wachsen

26.05.2010: Siliziumkarbid ist ein kommendes Halbleitermaterial. In einer Diplomarbeit wurden die Qualität der Kristalle und der Epitaxieschichten genauer analysiert. Eine andere Arbeit kombiniert die Vorteile von Dünnschichtsolarzellen mit Rückseitenkontakten.

Siliziumkarbid (SiC) ist das ideale Halbleitermaterial für die Leistungselektronik. Aus ihm lassen sich zum Beispiel effiziente Leistungswandler für Elektrofahrzeuge oder Photovoltaikanlagen herstellen, aber auch Elektronik, die bei hohen Temperaturen arbeitet. Bislang sind allerdings noch wenige Bauelemente aus Siliziumkarbid auf dem Markt. Grund dafür: Die Qualität der Kristalle und Epitaxieschichen ist noch nicht ausreichend für die anspruchsvollen Anwendungen. Denn bereits winzigste Materialfehler in Form von Versetzungen können zu einer Störung im Bauelement führen. Versetzungen sind Abweichungen von der idealen Kristallgitterstruktur, welche in unterschiedlichen Varianten vorliegen können.

In seiner Diplomarbeit »Strukturelle Defektcharakterisierung von 4H-SiC Substraten und Epitaxieschichten mittels Röntgentopographie und Röntgendiffraktometrie« untersuchte Sebastian Polster vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB diese Versetzungen. Er verglich die Art und Anzahl dieser Kristallfehler anhand von Röntgenbildern, die er an der Synchrotronquelle ANKA aufnahm, mit Bildern, die mittels des herkömmlichen Ätzverfahrens im Labor erstellt wurden. Auf diese Weise gelang es ihm die Grenzen der etablierten Charakterisierungsmethode aufzeigen. Die Ergebnisse dieser Methode können nun sicherer interpretiert werden. Eine wichtige Grundlage, um schädliche Versetzungstypen im Material zu vermeiden und es gezielt zu verbessern, so dass SiC Bauelemente ihren Markt erobern werden. Für seine Leistungen wird Sebastian Polster mit dem 2. Hugo-Geiger-Preis ausgezeichnet.

Durch Löcher wachsen

Konkurrenzfähiger Strom aus preiswerten photovoltaischen Modulen: dafür arbeiten Forscher engagiert und mit Überzeugung. Zwei mögliche Konzepte um dieses Ziel zu erreichen sind Dünnschichtsolarzellen, die mit einer sehr dünnen Schicht des teuren hochreinen Siliziums auskommen und Solarzellen, deren stromableitende Kontakte nur auf der Rückseite der mit Löchern versehenen Siliziumscheiben liegen. Der Physiker Nils Brinkmann vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE zeigte in seiner Diplomarbeit »Epitaxie durch Löcher - Prozessentwicklung und Charakterisierung«, wie sich die Vorteile beider Varianten vereinen lassen.

Ein entscheidender Faktor im neuen Zellkonzept: Löcher. Durch sie hindurch wachsen die epitaktischen Schichten auf beiden Seiten der dünnen Siliziumgrundlage. Diesen völlig neuen Ansatz erarbeitete Brinkmann im Team mit seinen Kolleginnen und Kollegen mithilfe von Simulationen, die er dann in einen Herstellungsprozess umsetzte. Zudem zeigte er, wie sich der Wirkungsgrad der neuen Solarzellen weiter optimieren lässt. Nils Brinkmann wird der 3. Hugo-Geiger-Preis verliehen.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Fraunhofer-Gesellschaft
  • News

    Inline-Inspektion – fast so schnell wie Usain Bolt

    Ein neues optisches Inspektionssystem überprüft Werkstücke bei 10 Metern pro Sekunde und findet in Echtzeit Defekte, die so dünn sind, wie ein Haar. Der Drahtrohling schießt aus dem Ziehstein, der ihn in die gewünschte Form bringt. Bis zu 10 Meter pro Sekunde ist das Werkstück schnell – und ... mehr

    Zucker statt Erdöl

    Weg vom Erdöl – nachhaltige Rohstoffe sind die Zukunft. So lautet die Devise nicht nur beim Biodiesel, sondern auch bei Isobuten, einem Basis-Stoff der chemischen Industrie. In einer Pilotanlage wollen Forscher diesen Stoff nun erstmals aus Zucker statt aus Erdöl gewinnen. Und um der Bevölk ... mehr

    Synthetische Diamant-Kristalle aus dem Plasmareaktor

    Für viele Industriezweige sind synthetische Diamant-Kristalle interessant: Wegen ihrer einzigartigen Eigenschaften eignen sie sich für zahlreiche Anwendungen – beispielsweise als Hochenergie-Linsen für Laseroptiken, als strahlungsfestes Detektormaterial für Röntgen-Licht und für Skalpelle i ... mehr

  • Stellenangebote

    Referentin / Referent für Arbeitsschutz im Bereich Gefahrstoffe und Biostoffe

    Die Fraunhofer-Gesellschaft ist mit 67 Instituten und 23 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eine der führenden Organisationen für angewandte Forschung in Europa. Die Zentrale in München bietet anspruchsvolle Aufgaben im Zusammenwirken mit den Instituten. Die Zentrale der Fraunhofer-Ge ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

    Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 59 Institute an über 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 17 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 1,5 Mrd Euro. Davon erwir ... mehr

Mehr über Fraunhofer-Institut ISE
  • News

    Kleiner, leichter und effizienter mit Galliumnitrid-Bauelementen

    Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben neuartige Galliumnitrid-Transistoren erfolgreich in leistungselektronischen Schaltungen eingesetzt. Damit könnten z. B. Ladegeräte für die Elektromobilität kleiner, Bordnetzgeräte für Flugzeuge leichter und Stromversorgun ... mehr

    Grüne Gebäude mit umweltfreundlichen Schäumen

    Hartschäume aus Rindenextrakt entwickeln, die als Dämmmaterial für Häuser dienen: Mit diesem Ziel hat Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie von der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Februar 2012 das Projekt „Biofoambark“ gestartet. Für ihre Forschung zeich ... mehr

    Anti-Aging-Elixier für Solarzellen

    Photovoltaik-Module liefern Strom ohne Risiken und Nebenwirkungen für Umwelt und Klima. Doch der Sonnenstrom ist teuer. Die Module müssen daher möglichst lange halten. Amerikanische Fraunhofer-Forscher suchen jetzt nach Materialien, die Solarzellen vor zerstörerischen Umwelteinflüssen schüt ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE)

    Die Forschung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE schafft technische Voraussetzungen für eine effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung, sowohl in Industrieländern als auch in Schwellen- und Entwicklungsländern. Dazu entwickelt das Institut Materialien, Komponent ... mehr

Mehr über Fraunhofer-Institut IISB
Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.