Kostengünstiges Solarsilizium – Neuartiges Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von Solarsilizium für die Photovoltaik-Industrie

Damit die Photovoltaik energiewirtschaftliche Bedeutung erlangt und zu einer tragenden Säule eines globalen, nachhaltigen Energiesystems wird, sind substanzielle Kostensenkun-gen entlang der gesamten Wertschöpfungskette dieser Technologie zwingend notwendig. Das gegenständliche Forschungsprojekt zielt auf eine radikale Kostensenkung bei der Her-stellung von Solarsilizium (SG-Si) ab. Solarsilizium ist hochreines Silizium mit einem Rein-heitsgrad von typ. 99,9999999%, das als Ausgangsmaterial für die Wafer- bzw. Solarzellen-herstellung dient. Die neue zu entwickelnde Verfahrenstechnologie besitzt ein Kostenreduk-tionspotenzial von bis zu 30 % für die Produktion von SG-Si. Die Herstellungskosten von Solarsilizium würden von derzeit etwa 30 – 35 €/kg auf unter 25 €/kg sinken. Im Rahmen des Projekts soll die neue Technologie im Labormaßstab erprobt, optimiert und das Kostensenkungspotenzial ermittelt werden. Es sollen dabei Erfahrungen aus ähnlichen Verfahren aus der Titan-Produktion genutzt werden. Kern des neuen Verfahrens ist die Her-stellung von Siliziumtetrachlorid (STC) in einem so genannten „Salzschmelzreaktor“. Das STC wird anschließend in einem Hydrierungsreaktor zu Trichlorsilan aufbereitet, ehe es in einem Abscheidereaktor („Siemens-Reaktor“) als hochreines Polysilizium abgeschieden wird. Das neue Verfahren sollte gegenüber dem konventionellen Prozess folgende wesentliche Vorteile besitzen, die deutliche Kostensenkungen erwarten lassen: • Das Ausgangsmaterial kann kostengünstiges (unreines) Ferrosilizium mit einem Reinheitsgrad von lediglich > 89 % sein, gegenüber teurem und begrenzt verfügbarem metallurgischem Silizium (Reinheitsgrad > 98,8 %) sein. • Die erforderliche Anlagentechnik kann im Vergleich zum konventionellen Reinigungsprozess für TCS stark reduziert werden, womit Investitions- und Betriebskosten (insb. auch Energieverbrauch) sinken. • Bei der konventionellen TCS-Produktion fallen schädliche, schwer und teuer zu entsorgende Polysilanverbindungen an, die durch den neuen Prozess völlig vermieden werden. Diese Vorteile lassen in Summe eine deutliche Kostenreduktion erwarten. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit ausländischen Wissenschaftlern durchgeführt, die umfassende Erfahrungen mit der Herstellung von Reinstsilizium und Titan einbringen. Die Laufzeit des Projekts beträgt 2 Jahre.