Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau & Technikjournalismus
Prof. Dr. Dieter Franke
Nachhaltige Ingenieurwissenschaft/Insbesondere Energieeffizienz / Regenerative Energien
Gliederung
Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau & Technikjournalismus, Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE)
Standort
Sankt Augustin
Raum
B 253
Adresse
Grantham-Allee 20
53757 Sankt Augustin
Telefon
+49 2241 865 9642Profil
Arbeitsschwerpunkte:
Energieeffizienz: Energieeffiziente Wohngebäude / Effiziente Energieerzeugung und Nutzung
Erneuerbare Energien: Grundlagen der Erneuerbaren Energien und Nachhaltigkeit
Photovoltaik: Planung von Photovoltaik-Anlagen, Fehlererkennung und Ertragsoptimierung
Kleine Windkraftanlagen: Konstruktion und Bau, Funktionstests
Lebenslauf
Diplomstudiengang Maschinenbau an der RWTH Aachen
Promotion zum Dr.-Ing. an der RWTH Aachen
Leiter der Projektgruppe Siliziumkristallisation und Photovoltaik in einem privatwirtschaftlichen Forschungszentrum in Aachen
Leiter der Technologie Strategie in der Global R&D bei einem internationalen Hersteller von Solarzellen, PV-Modulen und Komponenten solarthermischer Kraftwerke in Alzenau
Professor für nachhaltige Energienutzung und regenerative Anlagentechnik an der Hochschule Ansbach
seit 10.2012 Professor für Nachhaltige Ingenieurwissenschaft, insbesondere Energieeffizienz/Regenerative Energien an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Projekte
ZIM Kooperationsprojekt: Entwicklung eines Verfahrens zur standort- und zeitbezogenen Ertragsprognose von Photovoltaikmodulen (LED-Flasher)
Partner: J.v.G. Thoma GmbH, Freystadt; S-C-I DATA, Lehrberg
Laufzeit: 01.04.2014 – 31.03.2016
FH-Basis 2012 Geräteprogramm des Ministerium für Wissenschaft und Forschung des Landes NRW: LED Lichtquelle zum Test von Photovoltaikmodulen
Anwendung neuartiger halbleitender Nanopartikel für flexible Solarzellen.
Phase B: Durchführung von Verfahrenstests und Herstellung einer Demonstrator-Solarzelle aus Siliziumpulver
Partner: Degussa S2B Center, Marl
Laufzeit: 01.11.2005 – 31.08.2006
SPEED –Grundlagenuntersuchungen und Prozessentwicklung zur Kristallisation von multi-kristallinem Silizium mit stark erhöhter Erstarrungsgeschwindigkeit und Blockgewichten bis zu 1000kg basierend auf dem Soplin-Verfahren
Partner: Deutsche Solar AG, Freiberg; FCT–Ceramics, Rauenstein
Laufzeit: 01.09.2005 – 31.08.2008
Anwendung neuartiger halbleitender Nanopartikel für flexible Solarzellen.
Phase A: Konzeptanalyse und Vorbereitung von "proof of concept" für Verfahren zur Herstellung von low cost Solarzellen aus Silizium Nanomaterialien
Partner: Degussa S2B Center, Marl
Laufzeit: 01.06.2005 – 30.09.2005
Anwendung neuartiger halbleitender Nanopartikel für flexible Solarzellen.
Pre-Phase A: Explorative, konzeptionelle Arbeiten zur Verwendung neuartiger halbleitender Nanopartikel für flexible Solarzellen
Partner: Degussa S2B Center, Marl
Laufzeit: 01.10.2004 – 31.03.2005
Integrative Prozesssimulation des EFG-Folienziehens
Partner: RWE-SCHOTT Solar, Alzenau und Billerica; ETP Universität Hannover
Laufzeit: 04.04.2004 – 31.03.2007
Alternatives Silizium für Solarzellen (ASIS)
Teilprojekt 9: Modellbildung, Simulation und Experimente zu speziellen mechanischen Eigenschaften von Siliziumscheiben und Solarzellen
Partner: Fraunhofer ISE, Freiburg; ISFH, Hameln; Universität Konstanz; Universität Göttingen; Universität Kiel; MPI für Mikrostrukturphysik, Halle; Institut für Halbleiterphysik, Frankfurt/Oder; TU–Bergakademie Freiberg; Universität Erlangen-Nürnberg; RWE-Schott Solar, Alzenau; Shell Solar, München; Deutsche Solar, Freiberg
Laufzeit: 01.10.2002 – 30.09.2005
Numerische Simulation zur Auslegung, Konstruktion und Prozessoptimierung eines TCVP Ofens
Partner: Deutsche Solar AG, Freiberg; FCT-Ceranics, Rauenstein
Laufzeit: 01.03.2002 – 29.02.2004
Simulation des EFG Wachstums
Partner: RWE-SCHOTT Solar, Alzenau und Billerica; TU–Bergakademie Freiberg
Laufzeit: 01.07.2001 – 30.09.2003
Gessica II: Entwicklung von multikristallinem Solarsilizium mit hohem photovoltaischem Wirkungsgrad und verbesserter Prozessausbeute
Teilprojekt: Numerische Makro- und Mikrosimulation der Kristallisation
Partner: Deutsche Solar AG, Freiberg; TU–Bergakademie Freiberg; Fraunhofer ISE, Freiburg; Institut für Kristallzüchtung Berlin
Laufzeit: 01.01.2001 – 31.12.2003
RGSolar
Partner: ECN Solar Energy, Petten NL
Laufzeit: 01.10.2000 31.09.2003
Numerical Simulation of Dislocation Densities in String Ribbons, Part I
Partner: Evergreen Solar Inc., Waltham
Laufzeit: 01.04.2000 – 11.09.2000
Kostengünstige kristalline Siliziumscheiben und Folien für Solarzellen (KoSi)
Teilprojekt 9: Numerische Simulation des Einflusses einer thermomechanischen Belastung auf das Mikrogefüge von Siliziumwafern bei Solarzellprozessen
Partner: Fraunhofer ISE, Freiburg; ISFH, Hameln; Universität Konstanz; Universität Göttingen; Universität Kiel; MPI für Mikrostrukturphysik, Halle; Institut für Halbleiterphysik, Frankfurt/Oder; TU–Bergakademie Freiberg; Universität Erlangen-Nürnberg; RWE-Schott Solar, Alzenau; Shell Solar, München; Deutsche Solar, Freiberg
Laufzeit: 01.10.1999 – 30.09.2002
Numerische Simulation variierender Prozeßbedingungen in einer Bridgeman Anlage mit heat switch
Partner: Bayer AG, Krefeld
Laufzeit: 02.11.1998 – 31.12.1998
Manuelles Löten von verzinnten Kupferbändern für ein Flußmittel und eine Wärmequelle
Partner: Saint Gobain Glass Solar, Aachen
Laufzeit: 01.10.1998 – 30.11.1998
Numerische Simulation zur Unterstützung der Diskussion über den Einbau eines „heat switch“ in Bridgeman Anlagen
Partner: Bayer AG, Krefeld
Laufzeit: 03.08.1998 – 30.10.1998
Numerische Modellierung des GESSICA -Blockguss III-
Partner: Bayer AG, Krefeld
Laufzeit: 01.10.1996 – 31.12.1998
Multikristalline Siliziummaterialien für effiziente Solarzellen: Erarbeitung von Handlungs-strategien mittels Experiment und Modellbildung (DIXSI)
Teilprojekt 4: Numerische Simulation der Versetzungsentstehung in multikristallinem Silizium
Partner: Fraunhofer ISE, Freiburg; Universität Kiel; Universität Erlangen-Nürnberg; MPI für Mikrostrukturphysik, Halle; Institut für Kristallzüchtung Berlin; Universität Köln; Universität Göttingen; Institut für Halbleiterphysik, Frankfurt/Oder; TU–Bergakademie Freiberg; University of California, Berkeley; Angewandte Solarenergie ASE GmbH, Alzenau; Bayer AG, Krefeld; Bayer Solar GmbH, Freiberg; Siemens AG, München
Laufzeit: 01.10.1996 – 30.09.1999
Verfahrensoptimierung bei der Silizium Blockerstarrung –numerische Modellierung II–
Partner: Bayer AG, Krefeld; TU–Bergakademie Freiberg
Laufzeit: 01.01.1995 – 31.12.1996
Numerische Modellierung thermischer Effekte bei Produktion und Einsatz von Solarmodulen
Partner: Pilkington Solar International GmbH, Köln; Institut für Licht- und Bautechnik, FH Köln
Laufzeit: 01.12.1994 – 30.04.1996
Solarmodule aus polykristallinem Silizium
Partner: SunWare, Duisburg
Laufzeit: 01.10.1992 – 30.06.1995
Verfahrensoptimierung bei der Silizium Blockerstarrung –rechnerische Simulation–
Partner: Bayer AG, Krefeld; TU–Bergakademie Freiberg
Laufzeit: 01.05.1992 – 31.03.1994
Publikationen
Auszug wissenschaftlicher Arbeiten:
G. Schierning, R. Theissmann, H. Wiggers, D. Sudfeld, A. Ebbers, D. Franke, V.T. Witusiewicz, M. Apel (2008)
Microcrystalline Silicon Formation by Silicon Nanoparticles
In: Journal of Applied Physics, 103, 084305
H. Behnken, D. Franke (2006)
Time dependent fracture behavior in fast mechanical testing of silicon wafers
In Proc.: 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Hawaii, USA (May 7-12, 2006), p. 1207-1210
H. Behnken, D. Franke, H. Kasjanow, A. Nikanorov, A. Seidl (2006)
Three dimensional coupled simulation of induction heated EFG crystallisation process
In Proc.: 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Hawaii, USA (May 7-12, 2006), p. 1175-1178
H. Kasjanow, A. Nikanorov, B. Nacke, H. Behnken, D. Franke, A. Seidl (2006)
Three dimensional Numerical Modelling of Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG) System
In Proc.: Sendai Conf. 2006
D. Franke, H. Behnken, T. Bähr (2005)
Modelling the Crystal Growth of mc-Silicon
In Proc.: 15th Workshop on Crystalline Silicon Solar Cells and Modules: Materials and Processes, Vail, Colorado, USA (Aug. 7-10, 2005)
H. Behnken, A. Seidel, D. Franke (2005)
A 3D dynamic stress model for the growth of hollow silicon polygons
In: Journal of Crystal Growth, 275, e375-e380
D. Franke (2004)
Möglichkeiten und Grenzen numerischer Simulation bei der Kristallzüchtung
In: Freiberger Forschungshefte, Hrsg.: H.-J. Möller und G. Roewer, B327, Werkstofftechnologie 2004, Freiberger Siliciumtage 2003, p. 56-67
H. Behnken, R. Tiefers, W. Krühler, A. Froitzheim, G. Hahn, D. Franke (2004)
Influence of saw damage etching on the mechanical stability of multi-crystalline wafers
In Proc.: 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Paris, France (07.-11.06.2004), p. 1123-1126
J.P. Rakotoniaina, O. Breitenstein, M.H. Al Rifai, D. Franke, A. Schneider (2004)
Detection of cracks in silicon wafers and solar cells by lock-in ultrasound thermography
In Proc.: 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Paris, France (07.-11.06.2004), p. 640-643
W. Koch, A. L. Endrös, D. Franke, C. Häßler, J. P. Kaleis, H.-J. Möller (2003)
Bulk Crystal Growth and Wafering for PV
In: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Eds.: A. Luque and S. Hegedus, John Wiley&Sons Ltd, p. 205-254
D. Franke (2003)
Rise of Dislocation Density in Crystalline Silicon Wafers during Diffusion Processing
In Proc.: 3th World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Osaka, Japan (11.-18.05.2003), p. 1344-1347
H. Behnken, M. Apel, D. Franke (2003)
Simulation of Mechanical Stress during Bending Tests for Crystalline Wafers
In Proc.: 3th World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Osaka, Japan (11.-18.05.2003), p. 1308-1311
T. Rettelbach, D. Franke, A. Müller (2002)
Numerical Simulations of Silicon Melting and Ingot Crystallisation for Process Control and Process Development
In Proc.: 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, ICM Munich (22.-26.10.2001), p. 1834-1837
D. Franke (2002)
Simulation of Thermal Stress and the Influence of Cracks on Solar Wafer Breakage
In Proc.: 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, ICM Munich (22.-26.10.2001), p. 1830-1833
D. Franke (2002)
Numerische Prozesssimulation am Beispiel der gerichteten Erstarrung von Solarsilicium
In: Freiberger Forschungshefte, B321, Hrsg.: H.-J. Möller, Freiberg: Technische Universität Bergakademie Freiberg, p. 23-30
M. Apel, D. Franke, I. Steinbach (2002)
Simulation of the Crystallisation of Silicon Ribbons on Substrate
In: Solar Energy Materials and Solar Cells, 72, Elsevier Science, p. 201-208
D. Franke, T. Rettelbach, C. Häßler, W. Koch, A. Müller (2002)
Silicon Ingot Casting: Process Development by Numerical Simulations
In: Solar Energy Materials and Solar Cells, 72, Elsevier Science, p. 83-92
I. Steinbach, M. Apel, T. Rettelbach, D. Franke (2002)
Numerical Simulations for Silicon Crystallisation Processes -Examples from Ingot and Ribbon Casting-
In: Solar Energy Materials and Solar Cells, 72, Elsevier Science, p. 59-68
C. Häßler, G. Stollwerck, W. Koch, W. Krumbe, A. Müller, D. Franke, T. Rettelbach (2001)
Multicrystalline Silicon for High Efficiency Solar Cells: Process Development by Numerical Simulations
In: Advanced Materials, 13, No. 23, WILEY-VCH, p. 1815-1819
D. Franke (2001)
Numerische Simulation der Versetzungsmultiplikation in multikristallinem Silicium aus der gerichteten Blockkristallisation
Dissertation RWTH Aachen, Shaker Verlag, Aachen, ISBN 3-8265-8585-2
D. Franke, M. Apel (2000)
Change of Dislocation Density in Silicon Wafers During Thermal Processing
In Proc.: 28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Anchorage, Alaska, USA (15.-22.09.2000), p. 237-240
D. Franke, M. Apel, C. Häßler, W. Koch (2000)
Effect of Multicrystalline Structure on Dislocation Multiplication in Cast Silicon
In Proc.: 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow, United Kingdom (01.-05.05.2000), p. 1317-1320
M. Apel, D. Franke, I. Steinbach (2000)
Numerical Simulation of Multicrystalline Silicon Ingo Casting: Grain Growth and Selection
In Proc.: 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow, United Kingdom (01.-05.05.2000), p. 1313-1316
C. Häßler, E.-U. Reisner, W. Koch, A. Müller, D. Franke, T. Rettelbach (1999)
Low Dislocation Density Multicrystalline Silicon for Photovoltaic Application
In: Solid State Phenomena , Eds.: J. H. Werner, H. P. Strunk, H. W. Schock, 67-68, Polycrystalline Semiconductors V - Bulk Materials, Thin Films and Devices -, p. 447-452
D. Franke, C. Häßler, W. Koch, J. Liebermann (1998)
Dislocation Modeling in Cast Multicrystalline Silicon
In Proc.: 2nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Vienna, Austria (06.-10.07.1998), p. 108-111
D. Franke, T. Rettelbach, F. Pezzolla, J. Liebermann, M. Apel (1998)
Numerical Simulation of the Grain Selection and Grain Size Distribution in Directional Solidified Multicrystalline Silicon
In Proc.: 2nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Vienna, Austria (06.-10.07.1998), p. 112-115
M. Diemer, D. Franke (1998)
Modelling of Thermal Stresses Near the Liquid-Solid Phase Boundary
In Proc.: 8th Conference on Modelling of Casting, Welding and Advanced Solidification, San Diego, USA (07.-12.06.1998), p. 907-914
D. Franke, C. Häßler, W. Koch (1997)
Numerical Modelling of Thermomechanical Stress in Silicon Wafers During Thermal Processing
In Proc.: 14th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Barcelona, Spain (30.06-04.07.1997), p. 123-126
D. Franke, I. Steinbach, W. Krumbe, J. Liebermann, W. Koch, H.-J. Möller (1996)
Thermal and Microstructural Modelling for Casts Silicon
In Proc.: Sixth Workshop on The Role of Impurities and Defects in Silicon Device Processing, Snowmass Village, Colorado, USA (12.-14.08.1996), p. 214-216
D. Franke, I. Steinbach, W. Krumbe, J. Liebermann, W. Koch (1996)
Concept for an Online Material Quality Control by Numerical Simulation of a Silicon Ingot Solidification Process
In Proc.: 25th Photovoltaic Specialists Conference, Washington DC, USA (13.-17.05.1996), p. 545-548
W. Krumbe, C. Häßler, J. Liebermann, R. Knobel, H.-J. Möller, M. Gosh, D. Franke, I. Steinbach (1996)
Entwicklung von multikristallinem Silicium für hohe Wirkungsgrade
In: Statusseminar Photovoltaik 1996, Projektträger Biologie, Energie, Ökologie des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Forschungszentrum Jülich GmbH, Bad Breisig, Deutschland (23.-25.04.1996), p. 2/1-2/8
D. Franke, I. Steinbach, W. Krumbe, J. Liebermann, W. Koch (1995)
Numerical Modeling of the Dislocation Density of High Quality Casts Silicon Ingot Material
In Proc.: 13th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Nice, France (23.-27.10.1995), p. 458-460
I. Steinbach, F. Pezzolla, D. Franke (1995)
Microskopic Modelling of the Growth of Silicon Crystals From the Melt
In Proc.: 13th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Nice, France (23.-27.10.1995), p. 444-446
D. Franke, I. Steinbach (1994)
Calculation of Thermal Stress During the Soldering of Solar Cells
In Proc.: IEEE First World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Waikoloa, Hawaii, USA (05.-09.12.1994), p. 1458-1461
I. Steinbach, D. Franke, W. Krumbe, J. Liebermann (1994)
A Virtual Crystallization Furnace for Solar Silicon
In Proc.: IEEE First World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Waikoloa, Hawaii, USA (05.-09.12.1994), p. 1270-1273