Nyt komponentdesign øger vedvarende energisystemers levetid markant
Når industrien udvikler komponenter til for eksempel vedvarende energikilder som for eksempel vindmøller, har det en enorm konkurrencemæssig betydning, at komponenterne kan holde i mange år uden at fejle ved eksempelvis en korsslutning. Paula Diaz Reigosa fra Aalborg Universitet har gennem sin ph.d. fundet årsagen til, at en af de mest betydningsfulde komponenter i for eksempel vindmøller fejler og ikke mindst til, hvordan man kan løse problemet. Det betyder, at man i fremtiden vil se komponenter, der kan holde i 20-30 år – selv under ekstreme forhold som for eksempel at kunne modstå korsslutninger.
Komponenten, der har været omdrejningspunktet for Paulas Diaz Reigosas forskning, er IGBT’en (Insulated-Gate Bipolar Transistor), som er en af de vigtigste komponenter i effektelektroniske enheder – enheder der omsætter elektrisk energi fra en form til en anden. Eksempelvis fra vindenergi til strøm.
Paula Diaz Reigosa har i sin ph.d. påvist, at en øget forståelse af IGBT’ens fysiske egenskaber og begrænsninger i drift kan være med til at forbedre hele energisystemets pålidelighed. Derfor har hun også undersøgt, hvordan man kan opnå en langt større pålidelighed af komponenten ved at undersøge den både som en del af et kredsløb, men også ud fra komponentens egen fysiske sammensætning.
- I mit ph.d. studie forskede jeg i de elektriske fejl ved at kombinere studier af IGBT’ens fysiske egenskaber med studier af dens interaktion med hele det elektriske kredsløb. Og det var gennem denne nye tilgang, at jeg nåede frem til, at man kan reducere fejlene ved at optimere det fysiske design af selve komponenten, fortæller Paula Diaz Reigosa.
| Om Paula Diaz Reigosa - Har taget sin kandidatgrad på AAU, hvorefter hun påbegyndte sin ph.d., som hun afsluttede i september 2017. - Ansat i en postdoc-stilling på Institut for Energiteknik på Aalborg Universitet - Hendes forskning er blevet anerkendt ved adskillige lejligheder. Senest modtog hun prisen Will Portnoy Award på konferencen ECCE2016, der er en af de største konferencer inden for effektelektronik. Hun har også modtaget prisen for bedste videnskabelige artikel på konferencen ESREF2017 – en anerkendt konference inden for fejlanalyse, kvalitet og pålidelighed. - Født og opvokset i Spanien. |
Dopet silicium
I dag fremstilles langt de fleste komponenter i effektelektroniske apparater af silicium, der tilføres nogle urenheder for at ændre den elektriske karakter af komponenterne. Men med den nye viden om, hvorfor IGBT’en fejler, har Paula Diaz Reigosa kunnet fremlægge en metode, der kan være med til at forhindre fejlene i at opstå. Metoden består i, at man ændrer en anelse på designet af IGBT’en ved at tilføre nogle flere urenheder til silicium-materialet – eller med andre ord ved at dope siliciummet. Med dopingen er det muligt at ændre siliciummets egenskaber, så man opnår en komponent med større pålidelighed og robusthed.
- Med metoden vil man med få ændringer i produktionslinjen kunne forbedre pålideligheden af sit produkt betydeligt. Så derfor har resultaterne et kæmpe potentiale for industrien, fortæller Paula Diaz Reigosa.
Uforudsete fejl er mareridtet, som alle i industrien ønsker at undgå. Derfor er Paula Reigosa gennem sit ph.d.-forløb blevet kontaktet af flere virksomheder, der ønsker at indgå et samarbejde med hende og Aalborg Universitet.
