High productivity Czochralski silicon ingot casting

Norwegian Crystals AS er en nyetablert produsent av monokrystallinske silisiumskiver som ligger i Glomfjord , Nordland. Waferbaserte solceller er i dag den dominerende teknologien for energiproduksjon fra sollys, og utgjør ca 90 % av årlig installert kapa sitet. Etter en bratt læringskurve i løpet av det siste tiåret, har industrien klart å redusere produksjonskostnadene betraktelig og samtidig øke kvaliteten og ytelsen til alle produkter fra wafer til modul, noe som har ført krystallinske solcelleteknolog i til å vokse fra et nisjeprodukt til å være konkurransedyktig med konvensjonelle energikilder i mange markeder. Kjerneproduksjonen til Norwegian Crystals AS er trekking av enkrystallinske silisiumkrystaller fra en silisiumsmelte, en prosess kjent som Cz ochralski-prosessen. Silisium av høy renhet smeltes i en kvartsdigel og et lite såkrystall dyppes i smelten. Krystallen gros ved å trekke såkrystallet fra smelten med nøye kontroll av trekkhastigheten og de termiske forhold. I dette prosjektet vil vi utv ikle en prosess med økt batch størrelse og trekkehastighet, begge viktige faktorer for å redusere produksjonskostnadene . Prosjektet vil inkludere utvikling av en ny intern varmesone i ovn, samt introduksjon av en ny type granulær silisiumråvare til mater ialmiksen Prosjektet vil føre til en årlig besparelse på 25 millioner kroner . I tillegg vil energibesparelser under råvare- og krystall-produksjon føre til forkortet energitilbakebetalingstid og reduserte klimagassutslipp gjennom verdikjede.

Czochralski growth of silicon for solar cells is becoming more challenging. The price for wafers has reached an all time low level. At the same time, the quality demands are increasing, due to development of new and improved solar cell architectures were the potential only can be fully utilized with high wafer quality. In this project, the aim is to develop a process with increased charge weight and increased crystal growth rate that can meet current and future quality requirements. This will be achieved by the development of a new internal furnace design and the use of granular silicon raw material. The project will focus on achieving a robust process where productivity increase occurs without compromising ingot quality. The project will, therefore, comb ine numerical modelling, industrial experiments, statistics and advanced characterisation to reach the objectives.