Kosteneffiziente Zuverlässigkeit von PV-Kraftwerken und Wechselrichtertechnik - Aufklärung und Vorhersage von Alterungs- & Fehlervorgängen für Geräteentwicklung und Predictive-Maintenance sowie Realisierung praxisnaher Lösungen, Teilvorhaben: Leistungshalbleiter & -Module

Description: Bezogen auf das spezifische Teilvorhaben von SEMIKRON werden auf Leistungshalbleiter und -modulebene die folgenden Themen im Fokus der Entwicklungsarbeiten für die Anwendung in PV Wechselrichtern stehen: - Testverfahren: Für die umfassende Charakterisierung der Komponenten und zur Entwicklung eines Modells zur Beschreibung der Schalteigenschaften - Predictive Maintenance: Anwendung eines robustness validation Ansatzes zur Analyse der Entwicklung von Fehlerbildern im Testverlauf und unter Berücksichtigung des Einflusses relevanter Betriebsbedingungen - Lebensdauervorhersage: Durch die Erarbeitung einer Testumgebung zur automatisierten Durchführung von Zuverlässigkeitstests sowie einer Datenarchitektur zur geeigneten Bereitstellung und Aggregation der Ergebnisse Speziell bei der Anwendung in PV Wechselrichtern nehmen Leistungshalbleiter auf der Basis von Siliziumcarbid (SiC) eine dominante Rolle bei der Entwicklung von neuen Anlagenkonzepten ein. Durch die niedrigen Leit- und Schaltverluste im Vergleich zu Silizium eignen sie sich hervorragend für die sehr effizienzorientierte Auslegung von Systemen in der PV. Auf der anderen Seite zeigt dieses Material aktuell noch eine Reihe von elektrischen Instabilitäten im Betrieb (u. a. Bipolare Degradation, Vth Drift, etc.) sowie eine verringerte Lebensdauer, verursacht durch das sehr harte Material selbst bzw. den im Vergleich zu etablierten Silizium Halbleitern bislang erreichten Entwicklungsstand. Diese Ansätze und die Themengebiete der anderen Partner im Vorhaben gilt es nun im neuen Forschungsvorhaben LongLife zusammenzuführen und noch weiter zu vertiefen und zu erweitern. Ziel ist es, das Verständnis der Fehler- und Alterungsvorgänge und vor allem die darauf aufbauenden Analyse-Methoden, Test- und Vorhersageverfahren zu verbessern und in eine Methodik für eine kosteneffizienz- und zuverlässigkeitsorientierte Geräteentwicklung und Qualifizierung zu überführen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Silizium ? Photovoltaik-Freiflächenanlage ? Analyseverfahren ? Prüfverfahren ? Forschungsprojekt ? Halbleiter ?

Region: Bayern

Bounding boxes: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-06-01 - 2026-05-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Power semiconductors & modules
  Description: With regard to the specific sub-project of SEMIKRON, the following topics will be the focus of the development work for the application in PV inverters on the power semiconductor and module level: - Test procedures: For the comprehensive characterization of the components and for the development of a model to describe the switching characteristics - Predictive Maintenance: Application of a robustness validation approach to analyze the development of fault patterns in the course of testing and taking into account the influence of relevant operating conditions - Lifetime prediction: By elaborating a test environment for the automated execution of reliability tests as well as a data architecture for the appropriate provision and aggregation of the results Especially for the application in PV inverters, power semiconductors based on silicon carbide (SiC) take a dominant role in the development of new system concepts. Due to their low conduction and switching losses compared to silicon, they are ideally suited for the very efficiency-oriented design of systems in PV. On the other hand, this material currently still shows a number of electrical instabilities in operation (including bipolar degradation, Vth drift, etc.) as well as a reduced lifetime, caused by the very hard material itself or the level of development achieved so far compared to established silicon semiconductors. These approaches and the topics of the other partners in the project are now to be combined in the new research project LongLife and to be further deepened and extended. The aim is to improve the understanding of the failure and aging processes and, above all, the analysis methods, test and prediction procedures based on them, and to transfer them into a methodology for cost-efficiency and reliability-oriented device development and qualification. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1124082

Status

Aktiv

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