Verbundvorhaben: EffTiSi - Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur Herstellung von CFC-Tiegeln zur Silizium-Einkristallzucht
Zeitraum
2023-12-01 – 2026-11-30
Bewilligte Summe
463.562,29 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2106B
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Chemische Industrie, Herstellung von Kunststoff- und Gummiwaren [EA3215]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)
Förderprogramm
Energie
Im vorliegenden Projekt soll ein neues Herstellverfahren von Tiegeln aus Carbonfaserverstärktem Kohlenstoff (CFC) zur Zucht von Silizium-Einkristallen entwickelt werden. Die Silizium-Einkristallzucht ist ein entscheidender Ausgangspunkt für die Fertigung von Computerchips sowie Solarzellen bzw. Photovoltaikanlagen. Diese machen einen großen Anteil der regenerativen Energiegewinnung für Mobilität und Industrie aus. Die wachsende Nachfrage nach Photovoltaikanlagen und den benötigten Grundbausteinen erfordert eine effizientere Prozesskette zur Herstellung von Silizium- Einkristallen. Die benötigten Tiegel bestehen aus Grafit oder CFC. Der aktuelle Stand der Technik zur Herstellung von CFC-Tiegeln sieht eine langwierige Prozessierung mit zahlreichen Hochtemperatur- Ofenprozessen vor. Daraus ergeben sich hohe Energiekosten und Fertigungszeiten von > 6 Monaten. Zur Reduzierung der Hochtemperatur-Ofenprozesse sollen Preformen aus Carbonfasern durch Gasphaseninfiltration (Chemical Vapour Infiltration, CVI) infiltriert werden. An dieser Stelle wird ein Mangel an textilen Preformen aus Carbonfasern deutlich, welche ausreichend vorverfestigt und für den anschließenden Gasphasenprozess geeignet sind. Die textilen Halbzeuge müssen dafür eine hohe Ausgangsstabilität und Lagenhaftung aufweisen. Die Vorfestigung soll in erster Linie mit Hilfe der Vernadelungstechnologie erfolgen. Eine besondere Herausforderung in diesem Forschungsvorhaben ist die dreidimensionale, tiegelförmige Herstellung der erforderlichen Preform. Dafür wird im Projekt eine eigenständige textiltechnische Versuchsanlage, ohne Anspruch auf Industrialisierung, entworfen. Die Firma SKT kümmert sich schwerpunktmäßig im Projekt um die Anpassung der bestehenden CVI-Technologie zur effizienten Verdichtung der Preformen. Am Ende soll ein Demonstratortiegel die ressourcen- und energieeffiziente Prozessführung nachweisen.