Forschungsprojekte

Photonik und Optoelektronik sind Schlüsseltechnologien für die Digitalisierung. Das Design entsprechender Halbleiterbauelemente sowie die Modellierung von Epitaxieprozessen können im Rahmen von Industrie 4.0­ noch wesentlich von Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) profitieren. Die allgegenwärtige Digitalisierung und Automatisierung sowie das Internet der Dinge erfordern konstante Energie- und Datenströme. Die aufkommende Technologie der photonischen Leistungsübertragung, auch bekannt als Power-by-Light ermöglicht es Energie- und Datentransfer in einer einzigen optischen Verbindung zu kombinieren . Durch die Verwendung von optischen Telekommunikationswellenlängen um 1.5 µm können die Anwendungsmöglichkeiten solcher Power-by-Light Systeme auf entfernte Standorte erweitert und eine unbegrenzte Energieversorgung aus der Ferne ermöglicht werden. KI-gestützte Ansätze für Design und Fertigung von photonischen Leistungswandlern (engl. photonic power converter, PPC) sind entscheidend für die weitere branchenübergreifende Anwendung von photonischer Energie- und Datenübertragung. | Laufzeit: 04/2021 - 03/2024

In unserer Abteilung »III-V – Epitaxie und Solarzellen« arbeiten wir seit vielen Jahren an der Entwicklung von photovoltaischen Konvertern für monochromatisches Licht. Neben der Zellentwicklung und -optimierung, haben wir Erfahrung in den Bereichen Packaging und Systemintegration. Im Rahmen des ASHLEY Projekts arbeiten wir an der Optimierung und Systemintegration von Laserleistungszellen für ein »Power-by-Light« Modul in Flugzeugen. | Laufzeit: 10/2013 - 09/2017

Dieses ICON-Kooperationsprojekt zielt auf weitgehend unerforschte Möglichkeiten der optischen Freiraumtechnologien ab, die eine immer wichtigere Säule innerhalb der digitalen Wende für unsere künftige nachhaltige und vernetzte Gesellschaft darstellen. Ziel ist es, das Potenzial energieeffizienter drahtloser Ultrahochgeschwindigkeitsgeräte und drahtloser optischer Kommunikationssysteme der fünften (5G) und sechsten Generation (6G) zu erschließen. Das LiFi Research and Development Centre (LRDC) der Universität Strathclyde und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE arbeiten zusammen, um die optische drahtlose Kommunikation durch photonische Energiegewinnung zu ergänzen und so eine umweltfreundliche Konnektivität zu ermöglichen. Das ISE wird einzigartige Halbleiterbauelemente für die kombinierte Energiegewinnung und den Datenempfang mit einer noch nie dagewesenen photovoltaischen Umwandlungseffizienz und elektrischen Bandbreite entwickeln. | Laufzeit: 03/2023 - 02/2026

High-temperature manufacturing industries are energy-intensive, operating furnaces at over 1000 °C continuously, leading to substantial waste heat. In glass production, up to 60% of energy is wasted, and in cement production, 44% is lost as waste heat. The waste heat recovery market, currently valued at €57 billion and growing at 9% annually, is projected to reach €108 billion by 2028. High-temperature industries (>1000 °C) account for only 3% of this market (€3.2 billion). Despite their high operating temperatures, downstream processes below 800 °C offer significant waste heat recovery potential. Waste heat can be recovered from cooling grates, furnace walls, and flue gases. However, the lack of technology capable of handling high temperatures in volatile environments and the complexity and cost of conventional systems like steam turbines hinder heat recovery adoption. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V- und Konzentrator-Photovoltaik, Arbeitsgebiete: Power-by-Light, Laufzeit: 04/2018 - 03/2021

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik Thema: Neuartige Photovoltaik-Technologien Arbeitsgebiet: Photonenmanagement Laufzeit: April 2015 - März 2018

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: III-V und Konzentrator Photovolatik, Arbeitsgebiet: Power-by-Light, Laufzeit: Juli 2012 – Oktober 2015