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Energy Harvesting: Sensoren bekommen Solarzellen

Das Fraunhofer IMS hat einen Sensor entwickelt, der seine Stromerzeuger direkt an Bord hat: Auf dem Siliziumchip sitzt eine Solarzelle. Die Sensoren sind für die Landwirtschaft konzipiert.

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Sensoren mit Solarzelle: Schaltkreise nicht beschädigen
Sensoren mit Solarzelle: Schaltkreise nicht beschädigen (Bild: Fraunhofer IMS)

Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg hat zusammen mit dem israelischen Unternehmen Sol Chip Sensoren mit eigener Energieversorgung entwickelt: Sie statten die Sensoren mit einer Solarzelle aus, die direkt auf dem Siliziumchip sitzt.

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Sol Chip Energy Harvester heißt der mit Licht betriebene Chip. Er kann Sonnenlicht, aber auch Kunstlicht in elektrischen Strom wandeln. Bei vollem Tageslicht beträgt die Leistung etwa 4 Milliwatt. Bei Kunstlicht liefert er bis 50 Mikrowatt. Die Spannung kann 0,75, 1,5, 2,25, 3, 4,5 oder 9 Volt betragen.

Minisolarzelle auf den Siliziumchip

"Wir bringen mittels spezieller Prozessschritte eine Minisolarzelle direkt auf den Siliziumchip eines Sensormoduls auf", sagt Andreas Goehlich, der das Projekt am Fraunhofer IMS leitet. Dafür sei eine besondere, eine sanfte Prozesstechnik nötig, damit beim Aufbringen der Solarzellen die Application Specific Integrated Circuits (Asics) auf dem Siliziumchip nicht beschädigt würden, erklärt der Fraunhofer-Wissenschaftler.

Als Anwendungsgebiet sehen die Forscher in erster Linie die Landwirtschaft: Die Sensoren sollen in großer Zahl auf Feldern ausgestreut werden. Dort sollen sie Daten wie Bodenfeuchtigkeit oder Sonneneinstrahlung messen und diese an eine zentrale Schnittstelle übertragen. Anhand dieser Messergebnisse kann der Bauer beispielsweise die Bewässerung seiner Felder anpassen. Sol Chip wird die Vermarktung der Solarsensoren übernehmen.

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