Erlangen – Vor knapp drei Wochen, am 31. Mai 2018, startete vom Raumfahrtzentrum Esrange nahe dem nordschwedischen Kiruna die unbemannte Forschungsrakete TEXUS 55 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. An Bord waren Gerätschaften zur Durchführung eines Experiments, mit dem Forscher das Wachstum von Kristallen untersuchen wollen.
Dieses steht in einer Reihe von Versuchen, die in den nächsten Monaten und Jahren fortgeführt werden sollen, berichtet die Fraunhofer-Gesellschaft. Das Projekt führen Wissenschafter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie mit Kollegen von der Uni Freiburg durch. Die Kristallzucht in der Schwerelosigkeit zielt letztlich auf eine optimierte Produktion auf der Erde ab.
ParSiWal
Das Weltraumexperiment mit der Kurzbezeichnung ParSiWal ("Bestimmung der kritischen Einfanggeschwindigkeit von Partikeln bei der gerichteten Erstarrung von Solarsilizium im Weltall") dient zur Erforschung der Herstellung von Silizium-Kristallen. Benötigt werden solche Kristalle unter anderem für Solarzellen in Photovoltaikanlagen.
ParSiWal soll speziell den unerwünschten Einbau von Siliziumkarbid- und Siliziumnitrid-Partikeln, die bei der Erstarrung von Silizium-Kristallen aus einer Siliziumschmelze auftreten können. Der Einbau derartiger Partikel vermindert die Ausbeute und die spätere Qualität der Solarzellen. Es gilt daher herauszufinden, wie sich dies in der Produktion zukünftig vermeiden lässt.
InSituKris und SaFari
Weitere Experimente sind bereits in Vorbereitung: Vor einigen Monaten starteten im Projekt InSituKris ("In-situ Beobachtung von Fremdphasenpartikeln in Fluiden, ihrer Bewegungsprofile und ihrer Interaktion mit der Kristallfront") die Vorbereitungen für ein Weltraumexperiment, bei dem der kritische Partikeleinbau während der Erstarrung des Kristalls in einer optisch transparenten Schmelze gleichsam live beobachtet werden kann.
Parallel dazu soll im Projekt SaFari ("Einfluss der Stabilität des Facettenwachstums auf die Entstehung von Kristalldefekten bei der Halbleiterkristallzüchtung") ein Effekt untersucht werden, durch den sich in einzelnen, lokal stark begrenzten Bereichen das Kristallisationsverhalten vom Rest des erstarrenden Kristalls unterscheidet. Das hat Einfluss sowohl auf die Stabilität des Kristallzüchtungsprozesses als auch auf die Kristallqualität.
Weitere TEXUS-Raketen mit den Experimenten zu InSituKris und SaFari an Bord werden frühestens im Jahr 2020 stattfinden. Bis dahin müssen die Forscher noch die theoretischen Modelle weiterentwickeln, Messmethode verfeinern und verschiedene Voruntersuchungen durchführen. (red, 19. 6. 2018)