Heiß und sparsam
Hocheffiziente Halbleiter auf Basis von Siliziumkarbid spielen eine Schlüsselrolle für die Energie- und Verkehrswende. Weltweit werden nun die Produktionskapazitäten ausgebaut.
E-Autos, Züge und Industrieantriebe verbrauchen weniger Strom, Solarmodule und Windräder können mehr einspeisen – dank eines einzigen Stoffes: Siliziumkarbid (SiC). Der Halbleiter entfaltet überall dort sein Potenzial, wo Gleich- und Wechselstrom transformiert werden – zwischen PV-Modulen und dem Stromnetz, zwischen Batterien und Elektromotoren oder zwischen dem Netz und Heimspeichern. Dabei fließen erhebliche Mengen an Strom. Bei jedem Wechsel geht Energie verloren. SiC verringert diese Umwandlungsverluste. Je nach Einsatzgebiet erwarten Experten um bis zu 30 Prozent verringerte Verluste. Das summiert sich schnell auf einige Megawattstunden Einsparung.
Das Geheimnis von Siliziumkarbid besteht in seiner großen Bandlücke („Wide Bandgap“, siehe Kasten). Dadurch verträgt Siliziumkarbid höhere Spannungen als Silizium. Das erlaubt die Verwendung von dünneren Halbleiterschichten mit kleinerem Widerstand und entsprechend weniger Verlustleistung. Und wegen seiner starren Kristallstruktur hält es zudem höheren Temperaturen stand und leitet die Wärme besser ab. Beides erleichtert die Kühlung. „Wide-Bandgap-Halbleiter sind zusammen mit modernster Leistungselektronik die Schlüsseltechnologien für die Energie- und Verkehrswende“, sagt Stefan Reichert vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE).
