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 entwickelt in dem Projekt einen Breitband-„Energy-Harvester“ für die Wandlung von mechanischer und magnetischer Umgebungsenergie in nutzbare elektrische Energie.

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 x 5 Quadratmillimeter aus seiner Umgebung zu ernten. Dafür werden sowohl piezoelektrische Materialien zur mechanoelektrischen Wandlung, als auch Magnetmaterialen zur magnetischen Anregung mittels MEMS-Technologie integriert und prozesstechnologisch etabliert.

Dies ermöglicht die Realisierung von neuartigen chip-basierten MEMS-Harvestern, die sich mit der parallel im Projekt entwickelten Elektronik zu kompakten, leistungsfähigen und preisgünstigen Gesamtsystemen für eine Vielzahl an Anwendungen integrieren lassen. In Kooperation mit den Projektpartnern wird damit die Grundlage für die System-on-Chip (SoC) - Integration mit Applikations-spezifischen integrierten Schaltungen (ASIC) zu miniaturisierten Harvester-Baugruppen geschaffen.