Metallbeschichtung

Silizium-Herstellung

Mit Solarzellen ist es möglich, die Sonne als nahezu unerschöpfliche Energiequelle für die Erzeugung von elektrischer Energie zu nutzen. Der hohe Energieaufwand und der Anfall großer Schadstoffmengen bei der Produktion von Solarzellen aus kristallinem Silizium nach derzeitigem Stand der Technik schmälern die Gesamtenergie- und Umweltbilanz der Photovoltaik allerdings in beträchtlichem Maße: Bei der Reduktion von Quarzsand (SiO2) zu Rohsilizium im Hochofen mit Hilfe von Kohlenstoff fallen 2 t giftiges CO (Kohlenstoffmonoxid), bzw. 1,57 t des Treibhausgases CO2 (Kohlenstoffdioxid) pro Tonne Silizium an. 

Beim folgenden Trichlorsilan-Prozess zur Reinigung des stark verunreinigten Rohsiliziums entstehen zusätzlich große Mengen giftiger und umweltschädlicher Chlorverbindungen. Diese Nachteile waren Anlass für die Dr. Laure Plasmatechnologie GmbH, eine neuartige Technologie zur Herstellung hochwertiger Siliziumschichten für die Photovoltaik zu entwickeln. Hierbei wird Quarzsand (SiO2) im Wasserstoffplasma zu reinem Silizium reduziert und direkt als Schicht auf einem geeigneten Substrat abgeschieden. Als „Abfall“ entsteht im Idealfall nur Wasserdampf.

SiO2 + 2 H2 → Si + 2 H2O
Anstatt das erzeugte Silizium wie bei der Verhüttung mit Kohle weiter mit Kohlenstoff zu verunreinigen, wird bei der Reduktion im Wasserstoffplasma der Gehalt an störenden Fremdstoffen sogar deutlich reduziert.Somit ist kein aufwändiger Trichlorsilan-Prozess zur Reinigung des im Plasma erzeugten Siliziums nötig. Auch der Energieaufwand zur Erzeugung von reinem Silizium ist mit dem neuartigen Plasmaverfahren deutlich geringer, als mit den herkömmlichen Verfahren.

Im Rahmen eines von der DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) geförderten Projekts wurde bereits in den Jahren 2007 bis 2010 die Machbarkeit der Reduktion von Sand zu Silizium im Wasserstoff-Plasma, sowie die Reinigungswirkung des Plasmaprozesses gezeigt. Weitere Informationen zu diesem Projekt finden Sie auf der Seite der DBU.

Video zur Siliziumbeschichtung

Video zur Silizium Herstellung

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Plasma siliconSi-Plasma(2)