Bridgman-Verfahren

Kristalle für Photovoltaik-Zellen können in verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Das Bridgman-Verfahren wurde von den Physikern Bridgman und Stockaberger (daher wird das Verfahren auch manchmal Bridgman-Stockaberger-Verfahren genannt) entwickelt.

Bei der Kristallzüchtung nach dem Bridgman-Verfahren wird zunächst Reinstsilizium im Tiegel in einem senkrechten röhrenförmigen Ofen aufgeschmolzen, bis eine gleichmässige Schmelze erreicht ist. Dann wird der Tiegel in den kühleren unteren Bereich des Ofens abgesenkt.

Im unteren Teil des Ofens beginnt dann das Kristallwachstum. Hier liegt die Temperatur niedriger, sodass die Kristallisation zwingend am unteren Tiegelboden beginnt (der als Erstes in den kühleren Bereich eintritt). Danach setzt sich die Kristallisation nach oben im Tiegel fort. Der Tiegel hat im unteren Teil eine Vertiefung, die sich nach oben hin verengt. Beginnt nun im untersten Teil eine polykristalline Kristallisation, so kann durch die Verjüngung ein beliebiger Kristallkeim ausgewählt werden. Nur dieser wächst dann nach oben fort. An diesem Kern setzt die umgebende Schmelze die Kristallisation fort und zwar in der gleichen Kristallorientierung. So ist die Züchtung von Einkristallen mit diesem Verfahren sehr einfach möglich. Die Apparatur kann beim Bridgman-Verfahren auch umgekehrt funktionieren: Dabei wird nicht der Tiegel abgesenkt, sondern der umgebende Ofen hochgezogen.

Das Bridgman-Verfahren gehört zu den preiswerteren Methoden der Kristallzüchtung. Allerdings können vergleichsweise leicht Kristallfehler auftreten. Es kommt auch als horizontales Bridgman-Verfahren zum Einsatz. Durch die Form des Tiegels ist auch hinterher die Grösse des Ingots bestimmt.

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