DE3439550A1 - Verfahren zum herstellen von silizium fuer solarzellen - Google Patents
Verfahren zum herstellen von silizium fuer solarzellenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 84 P ί 8 8-5 DE
Verfahren zum Herstellen von Silizium für Solarzellen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Silizium für Solarzellen durch carbothermische Reduktion
von Quarz, bei dem in ihrer Beschaffenheit dichte Reduktionsmittel
wie Petrolkoks oder Rußpellets verwendet werden.
Zur wirtschaftlichen Nutzung der Sonnenenergie mit Solarzellen aus kristallinem Silizium müssen die Kosten für
die Herstellung der Ausgangsmaterialien deutlich gesenkt werden. Das bekannteste und heute am kostengünstigsten
arbeitende Verfahren zur Herstellung von Silizium ist die carbothermische Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen.
Aus der US-PS 4.247.528 ist ein Verfahren zur Herstellung von Solarsilizium im Lichtbogenofen bekannt, bei dem hochreine
Ausgangssubstanzen (Quarz und Ruß) unter hochreinen Bedingungen verarbeitet werden. Dadurch wird der Bor- und
Phosphorgehalt und der Gehalt an Schwermetallen gesenkt und ein Reinheitsgrad von 99,9 % erreicht. Dieses Verfahren
ist aber vor allem aufgrund des teuren Quarzes und einer notwendigen chemischen Nachbehandlung des Siliziums
teuer.
Aus der europäischen Patentanmeldung 00 29 157 ist ein
Verfahren zur Herstellung von SiO2 für die carbothermische
Reduktion im Lichtbogenofen bekannt, bei dem aus verunreinigtem Quarzsand, Boroxid und Soda ein Natrium-Borosilikatglas
erschmolzen und dieses Glas in einen Glaskörper mit großer Oberfläche (Fasern, Bänder, Folien)
übergeführt wird. Durch einen anschließenden Temperprozeß Edt 1 Plr/15.10.1984
VPA 84 P 1 8 8 5 DE wird in dem Glaskörper eine Phasentrennung herbeigeführt,
bei der neben einer SiCU-reichen Phase eine Na2O-B2O-,-reiche
Phase entsteht, in welcher sich die störenden Verunreinigungen ansammeln. Durch eine anschließende
Säurebehandlung wird die Na20-B203-reiche Phase mitsamt
der Verunreinigungen aus dem Glaskörper ausgelaugt, so daß nur hochreines SiO2 zurückbleibt, welches dann der
Kohlenstoff-Reduktion im Lichtbogen zugeführt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die carbothermische Reduktion
im Lichtbogenofen bei guter Ausbeute mit kostengünstigen Ausgangsmaterialien durchzuführen, ohne daß dabei
die für Solarsilizium geforderte hohe Reinheit eingebüßt wird.
Wichtig für die Ausbeute bei der carbothermischen Reduktion
im Lichtbogenofen ist die Beschaffenheit des Möllers (Reaktionsmischung). Ein lockerer Möller ist für den
Prozeß von entscheidender Bedeutung, denn nur damit kann das entstehende Kohlenmonoxidgas aus dem Reaktionsraum
entfernt und neue Reaktionsmischung dem Prozeß zugeführt werden. Verwendet werden zum Beispiel zur Auflockerung
des Möllers Holzkohle oder grüne Holzschnitzel. Will man jedoch sehr reines Silizium herstellen, zum Beispiel für
Solarzellen geeignetes Material, so ist man bei der Wahl der Reaktionskomponenten stark eingeschränkt. Holzschnitzel
oder Holzkohle können zum Beispiel nicht eingesetzt werden. Man ist auf weniger reaktionsfähige und dichtere
Reduktionsmittel wie Petrolkoks angewiesen, um die geforderte Reinheit zu erlangen. Um den Möller trotzdem nicht
zu dicht werden zu lassen, muß die Quarzkomponente für eine Auflockerung sorgen.
Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, daß anstelle von Quarz
-U- VPA 84 P 1 885DE
Quarzglas in Form von Scherben oder Rohrbruchstücken, wie sie beispielsweise bei der Quarzglasapparate- oder -lampenproduktion
anfallen, verwendet wird. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß Quarzglasbruch verwendet wird,
der als Abfall bei der Herstellung von Quarzglasgegenstanden mit einem Borgehalt von kleiner 1 ppm entsteht.
Als besonders vorteilhaft zur Verwendung hat sich Quarzglasbruch erwiesen, der bei der Herstellung von aus
Iota-Sand (USA) erschmolzenen Quarzglasgegenstanden entsteht.
Dünnwandige Rohrbruchstücke, wie sie bei der Quarzrohrbzw. Quarzapparateproduktion anfallen, und Quarzglaspumpstengel
aus der Lampenfabrikation (kleine offene Röhrchen von ca. 6 mm Durchmesser) haben eine viel geringere
Schüttdichte als zum Beispiel kristalliner Quarz. Dadurch kann die höhere Schüttdichte der Reduktionsmittel
zumindest teilweise kompensiert werden.
Eine weitere wichtige Eigenschaft von Quarzglas ist seine homogene Beschaffenheit. Es wird nämlich aus einem speziell
aufbereiteten, sehr reinem Quarzsand hergestellt. Da dieser Quarzglasbruch zu dem in großen Mengen als "Abfall"
anfällt und daher sehr kostengünstig zu erhalten ist, erscheint er als Ausgangsmaterial zur Herstellung
von billigem Solarsilizium bestens geeignet.
3 Patentansprüche
30
30
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen von Silizium für Solarzellen durch carbothermische Reduktion von Quarz, bei dem in
ihrer Beschaffenheit dichte Reduktionsmittel wie Petrolkoks oder Rußpellets verwendet werden, dadurch
gekennzeichnet , daß anstelle von Quarz Quarzglas in Form von Scherben oder Rohrbruchstücken, wie
sie beispielsweise bei der Quarzglasapparate- oder -lampenproduktion
anfallen, verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Quarzglasbruch verwendet
wird, der als Abfall bei der Herstellung von Quarzglasgegenständen mit einem Borgehalt von kleiner 1 ppm entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Quarzglasbruch verwendet
wird, der bei der Herstellung von aus Iota-Sand (USA) erschmolzenen Quarzglasgegenständen entsteht.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843439550 DE3439550A1 (de) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Verfahren zum herstellen von silizium fuer solarzellen |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19843439550 DE3439550A1 (de) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Verfahren zum herstellen von silizium fuer solarzellen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3439550A1 true DE3439550A1 (de) | 1986-04-30 |
Family
ID=6249014
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19843439550 Withdrawn DE3439550A1 (de) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Verfahren zum herstellen von silizium fuer solarzellen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3439550A1 (de) |
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