Fraunhofer-Technologiezentrum forscht an besseren Solarzellen

Im Gewerbegebiet Süd läuft eine millionenschwere Versuchsanlage an. Ziel ist es, Materialfehler zu minimieren.

VON STEFFEN JANKOWSKI

FREIBERG - Die Kristallisationsanlage, die jetzt im Fraunhofer-Technologiezentrum Halbleitermaterialien (THM) im Freiberger Gewerbegebiet Süd in Betrieb genommen wird, hat es in sich. "Wegen der vielen Anschlussmöglichkeiten für Sensoren haben einige Anlagenhersteller die Hände gehoben: So einen löchrigen Käse könnten sie nicht fertigen", sagt THM-Chef Jochen Friedrich über die Eigenentwicklung.

Kernstück der Anlage ist ein Ofen, der das Silizium für die Fotovoltaik aufschmilzt. Bei Temperaturen von über 1400 Grad Celsius wird jede Durchführung im Mantel zu einer potenziellen Schwachstelle, die eine Herausforderung für den Anlagenbauer darstellt. Andererseits brauchen die Forscher möglichst viele Zugriffspunkte an dem Schmelztiegel für ihre Messungen. "Wir untersuchen die Entstehung von Kristallfehlern. Und die sind sehr stark von der Temperaturführung abhängig", erläutert Friedrich.

Ziel ist es, die Materialfehler zu minimieren, die den Wirkungsgrad der späteren Fotovoltaik-Module negativ beeinflussen. So sei es den Fraunhofer-Wissenschaftlern in Freiberg bereits gelungen, Verunreinigungen im Material zu reduzieren und damit die Kristallausbeute zu erhöhen, freut sich Friedrich: "Wir haben schon zwei Forschungspreise bekommen."

An der neuen Anlage können nun erstmals Versuche über den Labormaßstab hinaus gefahren werden. "Wir können hier etwa 15 Kilogramm Silizium einsetzen und sind damit der Produktion ein deutliches Stück näher", erläutert Ulrike Wunderwald von der Arbeitsgruppe Materialherstellung. Allein in den Umbau der Technikumshallen am Gründer- und Innovationszentrum seien 2,5 Millionen Euro gesteckt worden. So wurden etwa Kälte-, Lüftungs- und Reinstwasseranlagen sowie ein leistungsfähigerer Elektroanschluss installiert. Die Forschungseinrichtung soll offiziell im März nächsten Jahres anlässlich einer Tagung der Deutschen Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung mit 150 Fachleuten eingeweiht werden.

In die Geräte und Ausstattung werden nach Wunderwalds Worten 7,3 Millionen Euro investiert. Neben der Versuchsanlage hat das THM unter anderem drei physikalische Labore auf modernstem Stand. So sei das Röntgengerät weltweit einmalig, das die Orientierung der Kristalle sichtbar macht. Auch die Analysetechnik zur Erkennung der Phasengrenze zwischen Schmelze und Kristall gebe es nur an drei weiteren Orten auf der Welt.

Die derzeit 17-köpfige Mannschaft - darunter eine Handvoll Studenten - ist aber auch auf anderen Gebieten aktiv. So arbeite das THM im Spitzencluster Solarvalley Mitteldeutschland an zwei Projekten zu monokristallinem Silizium mit, ergänzt Wunderwald. Erst kürzlich waren zudem knapp eine Million Euro Fördermittel von der EU und Sachsen für ein Forschungsvorhaben mit der Freiberger Compound Materials GmbH (FCM) zur effektiveren Herstellung von Galliumnitrid bewilligt worden. Bei den üblichen Verfahren verbinde sich nur ein Bruchteil der kostspieligen Ausgangsstoffe zum gewünschten Produkt, erläutert Wunderwald: "Das Material, das vor allem für die energieeffiziente Leistungselektronik wichtig ist, ist deshalb deutlich teurer als Gold."

Das Freiberger Technologiezentrum war 2005 als gemeinsame Abteilung des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie in Erlangen und des Freiburger Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme gegründet worden. Anlass sei der wachsende Bedarf bei den Industriepartnern in Freiberg wie der Solarworld-Gruppe gewesen, erinnert sich Friedrich. Zudem gebe es eine enge Kooperation mit der TU Bergakademie.

 

 

Quelle: Freie Presse, Ausgabe Freiberger Zeitung, 05.10.2011