Fraunhofer-Zentrum für Silizium-Photovoltaik entwickelt neues Produktionsverfahren für hochreine Silizium-Kristalle

Forscher am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP (Halle) haben nun ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich besonders reine Siliziumkristalle günstig herstellen lassen, berichtet das Institut in einer Pressemitteilung.

Float-Zone Kristalle werden für den Photovoltaik-Markt interessant
Mit einer Anlage für das Zonenschmelzverfahren hat Doktorand Frank Zobel einen 15 Kilogramm schweren hochreinen Siliziumkristall hergestellt. „Wir sind die einzige Forschungseinrichtung mit einer Anlage in dieser Größenordnung. Das Know-how kann man sich nur selbst erarbeiten“, erläutert er. Das so genannte Zonenziehen ist seit den 60er-Jahren bekannt. Doch erst heute seien die Prozesse so weit verfeinert, dass Float-Zone-Kristalle für den Photovoltaik-Markt interessant würden.
Bei dem Züchtungsverfahren wird der Kristall anders als beim traditionellen Czochralski-Verfahren nicht an einem Kristallisationskeim aus einer Siliziumschmelze gezogen, sondern ein Vorratsstab wird von oben durch eine Hochfrequenzspule geführt, die eine Schmelzzone im Stab selber erzeugt. Diese Zone ist nur wenige Zentimeter hoch. Da sie schwebt, besteht kein Kontakt zu einem Schmelztiegel wie beim Czochralski-Verfahren. Vorteil des Verfahrens sei, dass es Energie spare und weniger Verunreinigungen im Kristall verursache.

Float-Zone-Wafer garantieren langfristig bessere Solarzellen-Wirkungsgrade
Die bisherige Schwierigkeit beim Float-Zone-Verfahren bestand jedoch darin, dass der Vorratsstab aus Silizium zeit- und preisintensiv herzustellen war. Das Team unter der Leitung von Professor Peter Dold hat jetzt eine Methode entwickelt, mit der sie den Vorratsstab direkt in einer Kristallisationsanlage heranzüchten können, ohne ihm in mehreren mechanischen Schritten zu Leibe rücken zu müssen.
„Jeder Bearbeitungsschritt, beispielsweise das Schleifen, ist nicht nur zeitraubend, sondern kann auch wieder Verunreinigungen und Risse mit sich bringen“, erklärt Dold. In der Photovoltaik-Industrie garantierten Float-Zone-Wafer langfristig bessere Wirkungsgrade, da Sauerstoffeinschlüsse für die Abnahme der Solarzellen-Leistung nach längerem Betrieb hauptverantwortlich seien.

Verfahren wird auf der Deutschen Kristallzüchtungstagung präsentiert
Wie die hohe Reinheit genau erzielt werden kann, präsentiert Zobel auf der Deutschen Kristallzüchtungstagung (DKT) unter der Leitung von Peter Dold am CSP in Halle. Vom 12.–14.03.2014 treffen sich dort unter anderem Wissenschaftler aus der Photovoltaik- und Halbleiterindustrie. Schwerpunkt ist Silizium als Ausgangsstoff für die Photovoltaik.
Veranstaltet wird die Tagung vom CSP in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung e. V. Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer IWM und des Fraunhofer ISE.

12.03.2014 | Quelle: Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH