MEMS Energy-Harvesting

In dem Fraunhofer-Leitprojekt „Toward Zero Power Electronics“ wird aktuell an der Entwicklung einer extrem energie-effizienten und modularen Hardware für verschiedene „Internet of Things“ (IoT) -Anwendungen gearbeitet. Das Fraunhofer ISIT hat in dem Projekt das Ziel einen Breitband-„Energy-Harvester“ für mechanische und magnetische Umgebungsenergie zu entwickeln.

Für viele Sensoranwendungen ist neben dem Erfassen und Übertragen von Messdaten ein energie-autarker Betrieb von enormer Bedeutung. Insbesondere für Anwendungsbereiche, die keine Versorgung per Stromkabel und auch keinen Austausch von Batterien erlauben, entwickelt das ISIT in Itzehoe einen piezoelektrischen MEMS-„Energy-Harvester“.

Die Effizienz des Siliziumbauteils soll im Vergleich zu aktuell verfügbaren Harvestern deutlich gesteigert werden, um eine Leistung von 100 Mikrowatt bei einer Bauteilfläche von ca. 5 mal 5 Quadratmillimeter aus seiner Umgebung zu ernten. Dafür werden sowohl die Piezomaterialien zur Wandlung der mechanischen Bewegung in elektrische Energie als auch die Integration von Magnetmaterialen in die MEMS-Prozesstechnologie optimiert und etabliert.

Dies ermöglicht die Entwicklung von MEMS-Energy-Harvestern mit piezoelektrischer Wandlung von magnetisch eingekoppelter mechanischer Energie über integrierte Mikromagnete auf einem Siliziumchip, der eine System-on-Chip (SoC) – Integration mit Applikations-spezifischen integrierten Schaltungen (ASIC) ermöglicht.