Leistungselektronik für Photovoltaik und Elektromobilität: Stiftung Ewald Marquardt zeichnet Forscher des Fraunhofer ISE aus

12.03.2014 / Archiv / Photovoltaik

Die Stiftung Ewald Marquardt (Rietheim-Weilheim) ehrt ein Forscherteam des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme ISE (Freiburg) bei der Verleihung ihres Zukunftspreises mit dem 2. Platz. Arne Hendrik Wienhausen und Andreas Hensel nahmen die Auszeichnung Ende Februar entgegen. Das Team aus dem Forschungsbereich Leistungselektronik wurde für die Entwicklung eines hocheffizienten, kompakten Resonanzwandlers mit Galliumnitrid (GaN)-Transistoren ausgezeichnet.

GaN-Transistoren eignen sich für Anwendungen mit kleineren Spannungen, beispielsweise Photovoltaik-Modulwechselrichter, Ladegeräte für Batteriesysteme (Elektromobilität) und Gleichstrom-Versorgungen für die Telekommunikation.
Das Fraunhofer ISE ist seit vielen Jahren führend auf dem Gebiet der hocheffizienten Leistungselektronik für regenerative Energiesysteme und der Anwendung neuester Bauelemente aus Galliumnitrid und Siliziumkarbid.

Taktfrequenz auf über ein 1 MHz gesteigert
Durch den Einsatz von neuartigen GaN-Leistungstransistoren (600 V) konnte das Forscherteam des Fraunhofer ISE einen Resonanzwandler mit einer Nennleistung von 1 kW, einer sehr hohen Taktfrequenz (> 1 MHz) und gleichzeitig hohem Wirkungsgrad (bis zu 94 Prozent) realisieren. Die in der Schaltung des Demonstrators eingesetzten GaN-Transistoren wurden von Panasonic, einem der führenden Unternehmen bei der Entwicklung von GaN-Halbleiterbauelementen, entwickelt.
„Wir gehen davon aus, dass Galliumnitrid-Transistoren die Leistungselektronik nachhaltig verändern werden“, so Dirk Kranzer, Gruppenleiter für neue Bauelemente und Technologien am Fraunhofer ISE. „Überall dort, wo geringes Gewicht oder kompakte Bauweise zwingend nötig sind, können hochfrequente Schaltungen mit GaN-Transistoren ihre Vorteile ausspielen. Die von uns demonstrierte Schaltfrequenz von einem Megahertz stellt erst den Anfang dar.“
In der Halbleiterforschung gibt es seit längerem Forschungsaktivitäten im Bereich der GaN-Leistungstransistoren. Die sehr guten dynamischen und statischen Eigenschaften erlauben deutlich höhere Schaltfrequenzen und Wirkungsgrade als herkömmliche Transistoren aus Silizium.