Novel Materials for Cz-HotZone of Silicon Furnaces

Offentlig prosjektsammendrag

Fornybare energikilder utgjør en stadig større andel av den totale energibalansen, drevet frem av trusselen fra klimaforandringer, samt globale markedsforhold og forsyningssikkerhet. I Europa ventes det at fornybar energi, spesielt sol og vind, vil utgjøre den største kilden til energi innen 2030–40. Fotovoltaiske (PV) solceller er foretrukken teknologi for konvertering av sollys direkte til elektrisk energi. PV-systemer er pålitelige, giftfrie og resirkulerbare, og kan virke i mer enn 40 år med minimalt av vedlikehold. Nesten alle solceller (over 95%) er silisiumbasert, med god grunn. Silisium er meget effektivt for å konvertere lys til elektrisitet, i vekt utgjør silisium (i ulike forbindelser) over en fjerdedel av jordskorpen, og rent polykrystallinsk silisium råstoff (poly-Si) kan produseres i store mengder relativt billig. Poly-Si smeltes i spesiallagde krystalleringsovner for å sakte trekke ut ultra-rene og strukturmessig perfekte én-krystaller. Et ferdig krystall, kalt ingot, har gjerne en diameter på 200–300 mm og en lengde på flere meter. Ingotene sages til tynne wafere, 140–180 µm tykke skiver, som utgjør grunnflaten for solcellen. Renhet og kvalitet av krystallstruktur er avgjørende faktorer for å oppnå effektive solceller, og avhenger av god kontroll under krystall-trekkingen. Design av krystalliseringsovn, materialer benyttet i ovnen og deres termiske egenskaper påvirker i stor grad krystalliseringsprosessen. I dette prosjektet vil vi utforske og utvikle nye ovns-materialer med sikte på å produsere ingoter av høyere kvalitet, med økt effektivitet og mer kostnadseffektivt. Til sammenligning med tradisjonelle ovnsmaterialer (for det meste karbonbaserte materialer), vil vi introdusere nye keramiske og kompositt-materialer, som vil kunne gi oss større fleksibilitet ved design av krystalleringsprosessen og muliggjøre mer kostnadseffektiv produksjon av silisium-ingoter av høyere kvalitet. Dette vil omsider kunne bidra til å senke prisen på sol-energi.