Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Bei der Züchtung von 300 mm Silizium-Mono-Ingots für Solaranwendungen stellen sich mehrere Herausforderungen. Aus wirtschaftlichen Gründen verzichtet man an der Kristallisationsanlage auf einen externen Magneten zu Kontrolle der Schmelzkonvektion, dennoch ist eine schnelle Kristallisation mit geringem Sauerstoffeintrag erforderlich, ohne die Ausbeute zu beeinträchtigen. Das Prozessfenster für Wachstumsbedingungen und Steuerungsparameter ist schmal und erfordert eine umfassende Untersuchung. Am Fraunhofer CSP wurden mehrere Experimente zur Herstellung von 300 mm Cz-Siliziumkristallen durchgeführt, und der aktuelle Stand der Prozessentwicklung wird gezeigt.
Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Korrelation zwischen stabilen Wachstums-bedingungen, Prozessparametern, Schulterwachstum, Steuerungsparametern und der Prozessausbeute auf.
Besonders im Bereich des Schulterwachstums ist ein langsamer Anstieg des Durchmessers erforderlich, um eine homogene Wärmeverteilung im Kristall beizubehalten. Die Wärmestrahlung, die beim Prozess der Schulterzüchtung über die kristallisierte Schulter-Oberfläche abgegeben wird, darf nicht zu stark ansteigen. Eine zu schnelle Abkühlung kann thermische Spannungen im Kristall erzeugen, welche zur Generation von Versetzungen führen kann und damit zu Strukturverlust. Die Balance zwischen einem wirtschaftlichen und stabilen Prozess zu finden ist Gegenstand der Untersuchungen.