ultra-pure silicon from biogenic sources for crystalline solar cells

Hochreines Silicium aus nachwachsenden Rohstoffen

In einer Pressemitteilung teilt die Firma Mayaterials mit, dass sie die Produktion von ultrareinem Silicium aus biogenen Quellen aufgenommen hat. Das Silicium soll eine Reinheit von 99.9999% besitzen und einen extrem geringem Gehalt an Schwermetallen aufweisen. Das neuartige Herstellungsverfahren soll weniger Chemikalien und Energie benötigen als der traditionelle Siemensprozess. Bei dem neuartigen Verfahren werden landwirtschaftliche Abfälle in hohreines Silicium für photovolatische und elektronische Anwendungen umgewandelt. Die Produktionskosten sollen deutlich niedriger sein als bei der konventionellen Siliciumproduktion. [Den Text der Pressemitteilung findet man hier.]

[Etwas ausführlichere Informationen gibt es bei chubbybrain.com:]

"Das energieeffiziente und umweltfreundliche Verfahren zur Herstellung von Solarsilicium geht von Reisschalen und anderen  Getreidebestandteilen aus. Diese enthalten einen verhältnismäßig großen Anteil an Siliciumdioxid, den die Pflanzen aus dem Boden aufgenommen haben. Das Silicumdioxid kann in hochreiner Form aus der Asche der Reisschalen gewonnen und zur Produktion von Spezialchemikalien verwendet werden. Auf diese Weise kann auch Solarsilicium aus diesen Rohstoffen gewonnen werden.

Der große Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass das hochreine Silicium direkt aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten gewonnen werden kann. Dabei werden energieintensive Verfahren wie beim Siemensprozess vermieden. Das neue Verfahren verwendet ein häufig vorkommendes Abfallprodukt der landwirtschaftlichen Produktion, um aus einem nachwachsenden Rohstoff in einem energieefizienten Verfahren ein wertvolles Produkt zu niedrigen Kosten unter minimaler Beeinflussung der Umwelt herzustellen." [Das ist der Werbetext von chubbybrain, deshalb kommen hier gleich alle Schlagworte auf einmal... Weiter geht es wie folgt:] "Die gegenwärtige Produktion von kristallinen Solarzellen ist durch das Angebot an polykristallinem Silicium begrenzt. Der innovative Prozess von Mayaterials wird es den Photvoltaikherstellern ermöglichen, die Produktion bei voller Kapazität laufen zu lassen. Es wird keine Engpässe beim Angebot an Rohmaterial mehr geben und Solarenergie wird zu niedrigeren Kosten pro kWh als gegenwärtig zu erhalten sein. Außerdem ist der vorgschlagene Prozess umweltfreundlicher, da er deutlich weniger Energie verbraucht und weniger giftige Chemikalien benötigt als die existierenden Verfahren."

Das Forschungsprojekt wird auf einer Webseite des U.S. Department of Energy, Abteilung Energy Efficiency & Renewable Energy in einer Präsentation vorgestellt:

Beim Klicken auf das Bild wird die Präsentation in einem neuen Fenster geöffnet.

Die Rechte an dem Verfahren sind mit dem Patent "LOW COST ROUTES TO HIGH PURITY SILICON AND DERIVATIVES THEREOF" gesichert. Dieses ist z.B. auf folgenden Webseiten abrufbar:

• WIPO (WO2010017364)
• Sumobrain (WO/2010/017364 )
• European Patent Register (EP2321221)
• Free Patents Online (EP2321221)

An dieser Stelle in Kurzform eine Variante des neuartigen Verfahrens aus dem Patent:

• Reisschalen mit einer Dichte von 0.2 g/cm³ werden in 10%iger Salzsäure eine halbe bis eine Stunde gekocht
• Anschließend waschen mit Reinstwasser
• Erhitzen auf 900 °C in Argon mit 1% Chlorwasserstoff. Dabei entsteht ein C:SiO₂-Verhältnis von ca. 4:1
• Oxidation bei 950 °C in 5% CO₂. Das C:SiO₂ Verhältnis beträgt danach ca. 2:1
• Mischen bzw. Vermahlen mit Zucker
• Kompaktieren, Pelletieren
• Erhitzen in Argon, dabei entsteht das hochreine Silicium