Bewegte Schmelze
Billigerer Solarstrom möglich
Sie glitzern auf Dächern und Freiflächen – Solaranlagen auf Siliziumbasis scheinen die Kraftwerke der Zukunft zu sein. Doch sie sind immer noch zu teuer, was einem kommerziellen Durchbruch der Technologie im Wege steht. Mit rund 35 Cent pro Kilowattstunde ist Solarstrom derzeit etwa achtmal so teuer wie Strom aus fossilen Brennstoffen. „Die Schmelz- und Kristallisationsprozesse des Siliziums machen allein vierzig Prozent der Herstellungskosten einer Solarzelle aus“, weiß Prof. Peter Rudolph vom Leibniz-Institut für Kristallzüchtung in Berlin-Adlershof. Dies liege zum einen an den hohen Energiekosten - Silizium schmilzt bei 1400 Grad Celsius - und zum anderen an den noch zu geringen Ausbeuten bei der Kristallisation. So lassen sich aus einem Kilo Rohsilizium nur 600 bis 700 Gramm multikristallines Silizium geeigneter Qualität gewinnen. Eine Erhöhung der Ausbeute würde den Preis des kristallinen Siliziums verringern, so Rudolph weiter.
Gemeinsam mit einem der führenden deutschen Hersteller von Silizium-Wafern für die Solarindustrie und weiteren Partnern wollen die Kristallzüchter deshalb eine Kristallisationsanlage in industriellem Maßstab entwickeln, in der die Ausbeute an verwertbarem Silizium gesteigert werden könnte. Erreichen wollen sie dies mit so genannten nichtstationären Magnetfeldern. Diese sorgen dafür, dass das noch flüssige Silizium ständig in Bewegung bleibt, so als würde man einen Kochtopf rühren. Das Verfahren hatten die Forscher in einem Vorläuferprojekt zur Herstellung von einkristallinen Halbleitermaterialien entwickelt und erfolgreich getestet. „Das durch die Magnetfelder ‚gerührte’ flüssige Silizium erstarrt dann kontrolliert in einer Richtung, meist von unten nach oben. Unter diesen Bedingungen wandern Verunreinigungen auf Grund von physikalischen Gesetzmäßigkeiten dichter an den Rand des Kristalls, als wenn die Schmelze in Ruhe wäre – die Ausbeute an sauberem Silizium steigt“, erläutert Rudolph. Was so einfach klingt, funktioniert jedoch nur unter streng kontrollierten und optimierten Bedingungen.