Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
Prof. Dr. Dieter Franke
Nachhaltige Ingenieurwissenschaft/Insbesondere Energieeffizienz / Regenerative Energien
Gliederung
Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation, 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
Forschungsprojekte
Wie in vielen Entwicklungs- und Schwellenländern, kommt es auch in Ghana immer wieder zu Stromausfällen. Hierfür gibt es sogar ein eigenes Wort: „dumsor“. Hinzu kommt die Instabilität des Stromnetzes. Beides führt zu erheblichen Beeinträchtigungen im Gesundheitssektor, da das Licht im Operationssaal fehlt oder lebensrettende medizinische Geräte ausfallen können. Obwohl Strom aus Photovoltaikanlagen hier Abhilfe schaffen könnte, ist der PV Markt in Ghana noch relativ unerschlossen.
Projektleitung an der H-BRS
Prof. Dr. Stefanie Meilinger Prof. Dr. Katja Bender
Hauptziele des Definitionsprojekts „Energy Self-sufficiency for Health Facilities in Ghana” waren die Bildung eines Konsortiums von Wissenschafts- und Unternehmenspartnern zur Ausarbeitung einer Antragsskizze für ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt (FuE-Projekt), welches vor allem darauf abzielt, simultan den Zugang zu Gesundheitsleistungen und Energie durch die Entwicklung und Bereitstellung von kontextangepassten und nachhaltigen Energielösungen für Gesundheitseinrichtungen in Ghana zu verbessern.
Projektleitung an der H-BRS
Prof. Dr. Katja Bender Prof. Dr. Stefanie Meilinger
Entwicklung eines Flashers für die Photovoltaik mit Möglichkeiten zur Kontrolle von Intensität, spektraler Energiedichteverteilung und Einfallswinkel zur direkten standort- und zeitbezogenen Ertragsmessung im Labor. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines LED Flashers für die Photovoltaik mit der Möglichkeit, die Intensität, spektrale Energiedichteverteilung und den Einfallswinkel zu kontrollieren, damit direkte standort- und zeitbezogene Ertragsmessung im Labor durchgeführt werden können.
Projektleitung an der H-BRS
Prof. Dr. Stefanie Meilinger Prof. Dr. Dieter Franke
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