Description: Das Projekt "Bestimmung der kritischen Einfanggeschwindigkeit von Partikeln bei der gerichteten Erstarrung von Solarsilizium im Weltall - ParSiWal" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie durchgeführt. Um den Partikeleinbau bei der Züchtung von Siliziumkristallen für die Photovoltaik besser zu verstehen, wird auf der deutschen Forschungsrakete TEXUS 51 das Weltraumexperiment ParSiWal durchgeführt. Bei der Produktion von Silizium für die Photovoltaik spielen Partikel in Form von Siliziumkarbid (SIC) eine große Rolle. Diese sind problematisch für die mechanische Bearbeitung und können den Wirkungsgrad von Solarzellen verschlechtern. Der Einbau dieser Partikel in den Siliziumkristall muss deshalb vermieden werden. Die SiC-Partikel entstehen während der Kristallisation in einer mit Kohlenstoff verunreinigten Siliziumschmelze beim Überschreiten der Löslichkeitsgrenze. Die Partikel bewegen sich dann mit der Strömung durch das Schmelzvolumen und können schließlich in den Festkörper eingebaut werden. Beim Einbau der Partikel soll die Wachstumsgeschwindigkeit bei der Kristallisation eine wichtige Rolle spielen. So definieren verschiedene, theoretische Modelle eine kritische Wachstumsgeschwindigkeit, ab der die Partikel vom wachsenden Festkörper eingefangen werden. Diese Modelle können aber den experimentell beobachteten Einbau von SiC-Partikel bei der Silizumerstarrung bislang nicht erklären. Hier kommt nun die Schwerelosigkeit ins Spiel. Die Schwerkraft beeinflusst die Strömung in der Schmelze, die Ihrerseits wiederum die Verteilung der Partikel im Schmelzvolumen bestimmt. Die Schwerkraft lässt außerdem die SiC-Partikel absinken. Im Weltall unter Schwerelosigkeit sind diese Effekte ausgeschaltet. Das verringert die Komplexität der Vorgänge und erleichtert damit deren physikalische Beschreibung. Somit kann unter Schwerelosigkeit geprüft werden, ob die existierenden Theorien für den Partikeleinfang auch bei Silizium gültig sind oder ob sie um bislang noch nicht berücksichtigte, physikalische Effekte erweitert werden müssen. Das ParSiWal-Experiment wird in der bereits im Weltraum erprobten Ofenanlage ELLI durchgeführt. Vor der Mission wird ein 8 mm dünner Siliziumstab in die Ofenanlage eingesetzt, der ein Depot an SiC-Partikeln enthält. Kurz nach Erreichen der Schwerelosigkeit wird in dem Stab in der Umgebung des Depots eine flüssige Schmelzzone erzeugt. Nachdem die Partikel durch Magnetfeldrühren in der Schmelzzone verteilt werden, wird der Siliziumstab verfahren. Dadurch bewegt sich die Schmelzzone durch den Stab und somit auch die fest-flüssig-Phasengrenze. Durch Variation der Verfahrgeschwindigkeit während des Fluges soll die kritische Einfanggeschwindigkeit für die Partikel bestimmen werden. Vor dem Ende der Flugphase wird die Heizung ausgeschaltet, so dass die Schmelzzone komplett erstarrt, bevor die Nutzlast am Fallschirm wieder auf der Erde landet. Die Auswertung des Experimentes erfolgt dann im Labor, wo zum Beispiel die Partikelverteilung im Siliziumstab vermessen wird. Das ParSiWal Team besteht aus Experten des Fraunhofer IISB, des Kristallographischen Institut der Uni Freiburg und des LS für Material- und Prozesssimulation der Uni Bayreuth.
Types:
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Freiburg ? Kohlenstoff ? Photovoltaik ? Silizium ? Anorganische Siliziumverbindung ? Solarzelle ? Löslichkeit ? Materialprüfung ? Solartechnik ? Gelöster organischer Kohlenstoff ? Raumfahrzeug ? Kristallisation ? Produktionstechnik ? Schmelzofen ? Simulation ? Strömungsmechanik ? Wirkungsgrad ? Schmelzen ? Energieeffizienz ? Züchtung ? Arbeit ? Stofftransport ? Ofen ? Weltraum ? Partikel ? Verunreinigung ? Physikalischer Vorgang ? Magnetismus ? Forschungseinrichtung ? Grenzschicht ? Heizung ? Partikelverteilung ? Siliziumcarbid ? Wechselwirkung ? Geschwindigkeitsabhängigkeit ? Schwerelosigkeit ?
Region: Bayern
Bounding box: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2011-11-01 - 2015-05-31
Webseite zum Förderprojekt
https://www.tib.eu/de/filter/?repno=50WM1146 (Webseite)Accessed 1 times.