Silizium, das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Solarzellen, wird üblicherweise großtechnisch durch carbothermische Reduktion im Lichtbogenofen gewonnen. Die für die Herstellung von Solarzellen benötigte Reinheit des Siliziums wird jedoch erst durch den anschließenden, energieaufwändigen Prozess unter Einsatz chlorhaltiger Chemikalien erreicht. Die JPM Silicon GmbH (Braunschweig) entwickelt zur Zeit in Kooperation mit dem Institut für Thermodynamik der Technischen Universität Braunschweig und der Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH (Peine) einen energieeffizienten Ansatz, hochwertiges Silizium mit Hilfe eines neuartigen Mikrowellenofens zu gewinnen. In diesem wird das Reaktionsgemisch bestehend aus Quarz und Kohle gezielt auf die Reaktionstemperatur erwärmt.
Dies geschieht, indem die von der Kohle absorbierte Mikrowellenenergie in Wärme umgewandelt wird. Durch eine Leistungskonzentration des Mikrowellenfeldes im Reaktionsgemisch werden dabei über 90 % der eingebrachten Energie umgesetzt. Folglich ergeben sich kürzere Aufheizphasen und Prozesszeiten als im konventionellen Lichtbogenofen. Dies vermindert den Energiebedarf für die Siliziumerzeugung und reduziert gleichzeitig die Diffusion von Verunreinigungen in das Reaktionsgemisch.
Da im Gegensatz zum Lichtbogenofen keine Kohleelektroden benötigt werden, entfällt zudem eine weitere Quelle von Verunreinigungen, sodass sich im Mikrowellenofen theoretisch Silizium höherer Reinheit gewinnen lässt. Dieses ist dann mit reduziertem Gesamtaufwand zu Solarsilizium zu veredeln, was eine weitere Energieeinsparung ermöglicht. Ziel aktueller Untersuchungen sind die Optimierung des Prozesses und die Analyse des Reaktionsmechanismus der carbothermischen Reduktion.
