Forscher vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle haben das sogenannte Float-Zonen-Verfahren zur Herstellung von besonders reinen Siliziumkristallen bis zur Serienreife verfeinert. Jetzt könnte das Verfahren auch für die Photovoltaik interessant werden. Bei der Züchtung im Float-Zonen-Verfahren wird ein Ende des polykristallinen Siliziumstabs, der sogenannte Vorratsstab, unter Schutzatmosphäre durch eine elektrische Induktionsheizung aufgeschmolzen. Die aufgeschmolzene Zone wird mit einem monokristallinen Impfkristall in Berührung gebracht und wächst an diesem auf.
Dabei nimmt die aufwachsende Schicht die monokristalline Kristallstruktur an. Störende Fremdatome verbleiben in der Schmelzzone und lagern sich am Ende der Säule an, die nach dem Erkalten entfernt wird. Da die Schmelzzone nur wenige Zentimeter hoch ist, spart das Verfahren viel Energie. Denn es muss nicht der gesamte Schmelztiegel auf 1.500 Grad Celsius erhitzt werden. Außerdem kommt der Kristall nicht mit dem Schmelztiegel in Berührung, da die Schmelzzone sozusagen schwebt. Damit umgeht man außerdem die Hauptursache für Verunreinigungen mit Sauerstoff im Kristall.
Allerdings muss der Vorratsstab hinsichtlich seiner Geometrie, der Freiheit von Rissen und der Oberflächenqualität enge Vorgaben einhalten. Deshalb war seine Herstellung bisher sehr aufwendig und teuer. Die Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft haben 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.https://www.csp.fraunhofer.de/