Optimierung von Leistung und Ertrag in Photovoltaikanlagen, Teilvorhaben: Entwicklung eines ASICs für das Sub-MPPT und eines Hochvolt-Prozessmoduls

Description: Im Teilvorhaben wird ein zentraler Baustein des künftigen Sub-MPPT entwickelt. Dieser Baustein ist ein Halbleiter mit integrierter Schaltung und wird als ASIC (Application-Specific-Integrated-Circuit) bezeichnet. Dieser ASIC wird speziell entwickelt um zentrale Aufgaben der Steuerung (Regelung) von Photovoltaik-Anlagen zu übernehmen und dabei deren Effizienz im Verbund zu steigern. Dabei übernimmt der ASIC folgende zentrale Funktionen: Messen, Optimieren und Treiben von externen Power-MOSFETs. Entsprechend der elektrischen Anforderungen muss die Schaltung des Halbleiters entwickelt, gelayoutet, gefertigt und verifiziert werden. Der innovative Ansatz im Teilvorhaben ist dabei eine teils diskrete Schaltung auf Chipebene bereits zu integrieren. Damit können zudem die Gesamtkosten des Sub-MPPT weiter gesenkt werden, wodurch der Einsatz in immer mehr Bereichen ermöglicht würde und damit der Anteil von Photovoltaik am Strommix gesteigert wird. Eine weitere zentrale Aufgabe im Teilvorhaben besteht darin, ein Hochvolt-Prozessmodul zu entwickeln, um die für den ASIC benötigten Bauelemente zur Verfügung zu stellen. Am PREMA-Standort im Mainz befindet sich bereits ein BCD-Prozess bei dem zusätzlich zu bipolaren Strukturen auch C- und DMOS Strukturen auf Wafer gefertigt werden können. Es ergibt sich aus ersten Analysen hinsichtlich der Anforderungen an den ASICs im Sub-MPPT, dass im Rahmen des hier beschriebenen Teilprojektes vor allem Strom- und Spannungsfestigkeit der DMOS-Transistoren auf 1-2 A bei 70 V gesteigert werden müssen, um die geforderten Eigenschaften ermöglichen zu können. Über den bestehenden Prozess hinaus soll ein Hochvolt-Prozessmodul entwickelt werden, welches diese Bauelemente ermöglicht. Im Anschluss an die Verifikation der mit dem zusätzlichen Hochvolt-Prozessmodul hergestellten Wafer wird ein sogenanntes ‚Design-Process-Kit‘ entwickelt auf dessen Grundlage Schaltungsdesign und Layout des ASICs finalisiert wird.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Mainz ? Strommix ? Photovoltaik ? Photovoltaikanlage ? Halbleiter ?

Region: Rheinland-Pfalz

Bounding boxes: 7.5° .. 7.5° x 49.66667° .. 49.66667°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• BRC Solar GmbH (Mitwirkende)
• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• PREMA Semiconductor GmbH (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-07-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Development of an ASIC for the sub-MPPT and a high-voltage process module
  Description: In the sub-project, a central component of the future sub-MPPT is being developed. This component is a semiconductor with integrated circuit and is called ASIC (Application-Specific-Integrated-Circuit). This ASIC is specially developed to take over central tasks of the control (regulation) of photovoltaic systems and to increase their efficiency in the network. The ASIC performs the following central functions: Measuring, optimizing and driving external power MOSFETs. According to the electrical requirements, the circuit of the semiconductor has to be developed, layouted, manufactured and verified. The innovative approach in the subproject is to already integrate a partially discrete circuit at chip level. In addition, the overall costs of the sub-MPPT can be further reduced, which would enable its use in more and more areas and thus increase the share of photovoltaics in the electricity mix. Another key task in the sub-project is to develop a high-voltage process module to provide the components needed for the ASIC. At the PREMA site in Mainz, there is already a BCD process in which, in addition to bipolar structures, C and DMOS structures can also be manufactured on wafers. Initial analyses of the requirements for the ASICs in the sub-MPPT have shown that the current and dielectric strength of the DMOS transistors in particular must be increased to 1-2 A at 70 V within the scope of the sub-project described here in order to enable the required properties. In addition to the existing process, a high-voltage process module is to be developed to enable these components. Following the verification of the wafers produced with the additional high-voltage process module, a so-called 'design process kit' will be developed on the basis of which the circuit design and layout of the ASIC will be finalized. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1121106

Status

Aktiv

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