Die Welt des Siliziums für Anwendungen in der Solartechnik, der

Die Welt des Siliziums
für Anwendungen
in der Solartechnik,
der Mikrosystemtechnik und der Mikrosensorik
Dr.-Ing. Sabine Nieland
CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH
Sand und Quarz = Eltern des Siliziums
300 m
2 mm
(2 x10-3 m)
Weltgrößte Düne im Namib-NP in Namibia 1)
zerkleinertes Sedimentgestein 2)
Sand = natürlich vorkommendes Sedimentgestein aus Quarz u./o. Kalk
Silizium ist nach Sauerstoff das zweit häufigste Element der Erdkruste
Bildquelle: 1) http://de.wikipedia.org/wiki/Sand und 2) http://www.wdrmaus.de/sachgeschichten/sandstrand/
Sand und Quarz = Eltern des Siliziums
2 mm
0,5 nm
(2 x10-3 m)
(5 x10-10 m)
zerkleinertes Sedimentgestein1)
Aufbau des Siliziumdioxids2)
Quarzsand = besteht zu 95 Gew.-% aus Siliziumdioxid (Rest Kalk, Al etc.)
Weltförderung: mehrere Milliarden Tonnen pro Jahr
Bildquelle: 1) http://www.wdrmaus.de/sachgeschichten/sandstrand/ 2) http://www-public.tu-bs.de:8080/~pbuch/MINGEST3a.htm
Quarzsand = Basis für verschiedenste Produkte
Linsen/Objektive
Glasflaschen
Industrieglas
Straßenbau
Schleifmittel
Glas und Porzellan
Solartechnik
Mikroelektronik/Mikrosystemtechnik
Vom Sand zum Silizium
Umwandlung von Licht zu Energie
Photosynthese
Chlorophyll-Solarzelle
mit Spinat
+
http://www.treeland.de/Baeume/Photosynthese.htm
=
Umwandlung von Licht zu Strom
Silizium-Solarzelle
Herstellung von Wafern und Solarzellen
Einkristall
CzMonokristall Si Schneiden
Si-Solar
Viel- o.
Polykristall
Gerichtete Erstarrung
von Blöcken
Trennen zu Säulen
Säulen
Drahtsägen zur
Scheibe/ Wafer
Herstellung von Solarzellen
Wafer
Phosphordiffusion
Antireflexbeschichtung
Solarzelle
Siebdruck
Multikristalliner Siliziumwafer
Multikristalliner Silizium-Wafer,
15 cm x 15 cm groß,
0,3 mm dick
Herstellung ganzer Module
Solarzelle
Verbinden zu Strings
Reihenverschaltung
Laminieren
Rahmen
Mikroelektronik/Mikrosystemtechnik
Eigenschaften:
Größe:
Gewicht:
Preis:
1983
1. Handy DynaTec 8000x
von Motorola 1)
Eigenschaften:
Größe:
Gewicht:
Preis:
10,3 x 4,6 x 2 cm
88 g
230 Euro ohne Vertrag
W
eit
er
en
tw
2005
am ick
Be lun
neustes Handy: K508 i
isp g v
o
iel n
von Sony Ericson 2)
Ha Pr
nd odu
y
kt
en
33 cm
880 g
3995 $
Synomym: Knochen
Bildquelle: 1) http://www.mforum.ru/news/data/0503150004.htm
2)http://www.xonio.com/features/feature_14353837.html?tid1=7486&tid2=0
Automobil und Mikrosystemtechnik
Fahrspaß
Emission
Sensortechnik=
Hauptfaktor für Kfz-Weiterentwicklung
Sicherheit
Verbrauch
1 Quelle für Aussage: http://www.iwe-1.rwth-aachen.de/Presse/Presse%20Sensor%20Magazin%204.2000%20Automobil%20s.pdf
2 Quelle für Bilder: http://www.kraftfahrzeugtechnik-heute.de/k/jsp/start/index.jsp
Medizin und Mikrosystemtechnik
Phonak: Hörgeräte
Biotronik: Herzschrittmacher
IR-Ohrthermometer
(Chip von X-FAB)
Mikrosystemtechnik- Begriffsbestimmung
Kombination aus:
Mikro
system
technik
Auswertung
=
Entscheiden
Sensoren
=
Empfinden
Größenordnung
Aktoren
=
Reagieren
Inhalt
Herstellung
Mikrosysteme und Mikrosystemtechnik
Mikrosysteme:
miniaturisierte, intelligente und selbständig
arbeitende Systeme aus elektrischen und
nicht elektrischen Komponenten, die mit
Sensoren Signale aus der Umwelt wahrnehmen,
elektrisch verarbeiten und mit Aktoren auf die
Umwelt zurückwirken
Mikrosystemtechnik:
hat den Entwurf und die Realisierung von
Mikrosystemen zum Inhalt
Bildquelle oberes Bild: http://www.htwm.de/it/studium/studienangebote/mikrosys.htm
Systemhaus für Entwicklung neuartiger Sensoren
das CiS befindet sich im AZM Erfurt im Industriegebiet Erfurt Süd-Ost
Weitere Firmen im Industriegebiet Erfurt Süd-Ost:
Automotive Solar Systems, ErSol, IMMS, MAZet, Melexis
PV Silicon, X-FAB und andere (siehe www.izeso.de)
CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH
Konrad-Zuse-Straße 14 • 99099 Erfurt
Tel.: (03 61) 66 31 410 • Fax: (03 61) 66 31 413
ausgewählte Produkte und Entwicklungen
Modulares Sender-Empfänger-System
für optische Analysegeräte
Zweiseitig strukturierte Wafer
als Pixeldetektoren für die
Teilchenphysik
Siliziumanzünder für Airbags
Siliziumdrucksensoren
Optische Sensoren für die schnelle
Herz-Kreislauf-Diagnostik
Solarzentrum Erfurt: Neues Geschäftsfeld seit Mai 2004
Entwicklung von Solarzellen
auf der Basis von
ultra-dünnem polykristallinem Silizium
• Verbindungsglied zwischen Forschung und Industrie
• Herstellung von ultradünnen Solarzellen
• Überführung der Technologien in die industrielle
Produktion
• Entwicklung von monokristallinen Solarzellen
• Anpassung der Messtechnik für die Produktion etc.
Bildquelle: mcs design&druck center
Die Optosensorik ermöglicht die zeitaufgelöste
Herzgefäß-Diagnostik !
Intelligenter Floh im Ohr
• optisches Sensormodul für Vitalparamtermessung
als „plug-in-Version“
• für reproduzierbare und artefaktearme Herzkreislaufmessung auch während der Bewegung
• Anwendungen bei Sportlern, Piloten oder
Berufskraftfahrern
• „wireless“-Version ist in Vorbereitung
Sender-Empfänger-Einheiten für die optische
Datenübertragung mittels optischer Polymerfaser (POF)
Zusammenarbeit mit
Firma DieMount
• Entwicklung von speziellen PIN-Dioden als
Basis für optische Receiver
- Geometrie an POF
- Empfindlichkeit entsp. Wellenlänge
- Empfindlichkeit entspr. Datenrate
• AVT speziell für die optische Datenkommunikation
• aufbauend auf die bisherigen Wissensstand sollen
Entwicklung verstärkt in Richtung Fasersensorik
laufen
Sender
aktive/passive
Komponenten
optische Polymerfaser
Empfänger
Einladung für interessierte Schüler!
Das CiS bietet Schülerpraktika und Schülerprojekte an.
Kontakt:
Dr.-Ing. S. Nieland
Tel: 0361 / 663 14 41
Fax: 0361 / 663 14 13
Email:[email protected]
URL: www.cismst.de