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Department of Engineering and Communication

Dieter Franke EMT Portraet

Prof. Dr Dieter Franke

Sustainable engineering, especially energy efficiency / renewable energies

Unit

Department of Engineering and Communication, Institute of Technology, Resource and Energy-efficient Engineering (TREE)

Location

Sankt Augustin

Room

B 253

Address

Grantham-Allee 20

53757 Sankt Augustin

Profile

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

Curriculum vitae

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

Projects

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

Research Projects

EnerSHelf – Energy supply for health care facilities in Ghana

"Dumsor" is the Ghanaian word for the frequent blackouts that happen on the country's electricity grid. Like many developing and emerging countries, Ghana suffers from frequent power cuts. On top of this, there is also the instability of the power grid. Both have a major impact on the health care services. Although electricity from photovoltaic systems could provide a solution, the photovoltaic (PV) market in Ghana remains relatively underdeveloped. This is where the EnerSHelf joint project steped in. Through dedicated research, research-practice collaboration in interdisciplinary teams, and on-the-ground implementation, the project paved the way for improved energy access and resilience within the healthcare sector, ultimately contributing to the well-being and prosperity of the Ghanaian population.

Project management at the H-BRS

Prof. Dr Stefanie Meilinger Prof. Dr Katja Bender
EnerSHelF_DEF - Energy self-sufficiency for Health Facilities in Ghana

The main objectives of the definition project "Energy Self-sufficiency for Health Facilities in Ghana" were to form a consortium of academic and corporate partners to prepare a draft proposal for a research and development (R&D) project aimed primarily at simultaneously improving access to health services and energy through the development and delivery of context-appropriate and sustainable energy solutions for health facilities in Ghana.

Project management at the H-BRS

Prof. Dr Katja Bender Prof. Dr Stefanie Meilinger
Flasher - Predicting the yield of photovoltaic modules

Development of a flasher for photovoltaics with capabilities to control intensity, spectral energy density distribution, and angle of incidence for direct site- and time-based yield measurement in the laboratory.

Project management at the H-BRS

Prof. Dr Stefanie Meilinger Prof. Dr Dieter Franke

Publications

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