Für ihre Arbeit zur Vermeidung von Materialfehlern in Siliziumkristallen für die Fotovoltaik sind Forscher des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB Erlangen, des Fraunhofer-Technologiezentrums Halbleitermaterialien THM Freiberg und der Solarworld AG mit dem Georg Waeber Innovationspreis 2009 des Förderkreises für die Mikroelektronik ausgezeichnet worden.
Sie haben gemeinsam herausgefunden, wie sich durch den Einsatz von Magnetfeldern bei der industriellen Produktion von Siliziumkristallen für die Fotovoltaik spezielle Materialfehler vermeiden lassen. Dadurch sinken die Kosten von Fotovoltaikmodulen.
Industriell erzeugte Siliziumkristalle sind ein wichtiger Baustein für die kostengünstige Produktion von leistungsfähigen kristallinen Fotovoltaikmodulen. Die Siliziumkristalle, genannt Blöcke, entstehen durch kontrollierte Kristallisation aus der rund 1.500 Grad Celsius heißen Siliziumschmelze. Ein wichtiges Wirtschaftlichkeitskriterium bei der Kristallisation der Siliziumblöcke ist, wie viele dünne Scheiben (Wafer) für die Solarzellenfertigung daraus geschnitten werden können. Die Waferausbeute wird neben anderen Faktoren durch den Gehalt an Kohlenstoff- und Stickstoff-Verunreinigungen im Silizium bestimmt, weil diese Bereiche aussortiert werden müssen.
"Wir haben schon zu Beginn der Forschungsarbeiten vermutet, dass die Strömung in der Schmelze sehr wichtig für die Bildung der Materialfehler ist", berichtet Jochen Friedrich vom Fraunhofer IISB. Durch Kristallisationsversuche im Labormaßstab und durch Computersimulation konnte diese Vermutung belegt werden. Daraufhin entwickelten die Forscher die Idee, optimierte Magnetfelder zur Beeinflussung der Strömung in der Siliziumschmelze zu nutzen.
Stellvertretend für die Forschungsteams am Fraunhofer IISB und THM sowie bei der Solarworld AG wurden Bernhard Freudenberg, Direktor Wafertechnologie bei der Solarworld Innovations GmbH in Freiberg, einer hundertprozentigen Tochter der Solarworld AG, und Dr. Jochen Friedrich, Leiter der Abteilung Kristallzüchtung des Fraunhofer IISB in Erlangen und Leiter des Fraunhofer THM in Freiberg, mit dem Innovationspreis ausgezeichnet. sth