JPM Silicon und das Silizium aus der Mikrowelle

Die Solar-Branche – eine momentan gebeutelte Branche, die in den Medien nicht unbedingt positiv wegkommt, teilweise verteufelt wird. Dennoch gab es in den vergangenen Wochen auch erfreuliche Meldungen: Neue Wirkungsgrad-Rekorde wurden aufgestellt (zum Beispiel von Heliatek aus Dresden), Pläne für eine 300-Megawatt-Fertigung neuartiger Solarzellen vorgestellt (Solar Bankers und Apollon). Die Branche lässt sich nicht unterkriegen, entwickelt, forscht und plant weiter wie das Beispiel JPM Silicon zeigt. Auch, wenn die Zeiten nicht gerade rosig sind.

Auch der Forscher und Visionär, der unser aktuelles CleanTech-Startup der Woche gründete, ist der Meinung: „Jetzt erst recht!“ Das Startup der Woche ist nicht direkt mit der Herstellung von Solarzellen und -modulen beschäftigt. Seine Technologie kann jedoch Energiekosten im Rahmen der Herstellung von Solarsilizium um bis zu 50 Prozent reduzieren und die fertigen Produkte um etwa 15 Prozent vergünstigen. Wie bzw. womit, das beschreibt das Portrait unseres Cleantech-Startups.

Schon zu Schulzeiten hat sich Jan Philipp Mai für Photovoltaik interessiert: „Ich habe mich gefragt, wie das eigentlich funktioniert, welche Materialien man hierfür braucht und wie diese hergestellt werden.“

Der Schüler untersuchte 2001 – ausgehend von seinem Interesse an Erneuerbaren Energien – Silizium. Er beschäftigte sich 2002 und 2003 in „Jugend forscht“-Projekten mit Silizium und der Photovoltaik, startete 2005 erste Versuche mit einer Mikrowelle, fand Unterstützer aus der Wirtschaft, die ihn ermutigten in Braunschweig zu studieren und parallel das Silizium-Projekt weiter voran zu treiben. Es entstand ein konkretes Produktionsverfahren für Solarsilizium, das Ressourcen schont und dadurch günstiger produzieren kann als klassische Verfahren.

Der heute 25-Jährige konnte auch an der Universität eine Professor von seinem Hochtemperaturofen zur Silizium-Produktion überzeugen, ihn als Doktorvater gewinnen. „Die Doktorarbeit entsteht aus dem Unternehmen heraus“, erklärt Jan Philipp Mai. Das Unternehmen JPM Silicon hat der Jungunternehmer bereits 2010 – ein Jahr vor seinem universitären Abschluss – gegründet.

In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Thermodynamik der TU Braunschweig wurde die Technologie vorangetrieben. Dank einer Unterstützung aus Wissenschaft und Industrie konnte er seine Technologie 2007 patentieren lassen. 2012 konnte die Firma aus dem Institut für Thermodynamik in den Technologiepark umziehen.

Mai konnte bereits verschiedene Investoren und Jury´s von sich überzeugen. Die Deutsch Bundesstiftung Umwelt förderte ihn als erstes. Eine aktuelle Anschubfinanzierung in Höhe von 1,35 Millionen Euro durch mehrere Beteiligungen soll JPM Silicon helfen, die nächsten Schritte zur Verwirklichung der Unternehmensziele zu gehen. Welche das sind, folgt später.

Ein neuer Hochtemperaturofen und die industrielle Silizium-Produktion

Wie erwähnt, wurde 2005 die Mikrowelle von Jan Philipp Mai erstmals zur Gewinnung von Silizium getestet. Aufgrund der erfolgsversprechenden technischen Entwicklungen entschied er sich schließlich ein eigenes Unternehmen zur Entwicklung von Technologien für die Produktion von Solarsilizium mittels Mikrowellen zu gründen. Doch was unterscheidet diese Herstellungsform von herkömmlichen?

In Lichtbogenöfen werden Quarzitklumpen und Koks auf eine Temperatur von 2.200 Grad Celsius erhitzt. Das Ergebnis: Rohsilizium mit einer Reinheit zwischen 98 und 99,5 Prozent. Diese Werte reichen keineswegs für den Einsatz in der Solarzellen-Herstellung. Unter anderem Phosphor, Eisen und Bor verunreinigen das Material. Eine Reinigung ist möglich, jedoch aufwändig. Mai bestätigt dies: „Reinheit ist das A und O. Das Ausreinigen kostet in der Regel viel Energie und damit eine Menge Geld.“

JPM Silicon lässt das Problem gar nicht erst entstehen: Durch den Einsatz der Mikrowellen kann das Silizium direkt aus Quarz hergestellt werden. Der Lichtbogenofen, der unglaublich viel Energie benötigt, um auf die benötigten Temperaturen zu kommen, entfällt vollständig. „Unser Rohsilizium hat einen höheren Reinheitsgrad als das aus den Lichtbogenöfen“, berichtet Mai.

Solarsilizium sollte jedoch eine Reinheit zwischen 99,99999 und 99,9999999 Prozent aufweisen. Mai erklärt, dass durch das reinere Ausgangsmaterial diese Werte deutlich leichter erreicht werden können. Ein Vorteil ist die bessere Energiebilanz. Für das Mikrowellenverfahren sind lediglich Temperaturen um 1.700 Grad Celsius notwendig. Das spart bis zu 50 Prozent der Energiekosten allein bei der Herstellung des Rohsiliziums. Das Endprodukt – das heißt die Solarzelle – könne demnach bis zu 15 Prozent günstiger offeriert werden als bisher.

Eine Pilotanlage soll in den kommenden Monaten in Betrieb genommen werden. „Unser Ziel ist es natürlich, bald im industriellen Maßstab fertigen zu können“, erklärt der Gründer von JPM Silicon.

JPM Silicon: Auf kurz oder lang – wie geht es weiter?

Die Vision des Unternehmens: Durch die< innovative Gewinnung von Solarsilizium für die Industrie soll der Ausbau der Erneuerbaren vorangetrieben werden. Wie erwähnt soll im Frühjahr der Pilotofen in Betrieb genommen werden. Dies ist wohl der erste Schritt, um dies zu Verwirklichen. Erste Ergebnisse werden laut Angaben laut Mai im Sommer erwartet. In einem Jahr soll dann die erste industrielle Anlage implementiert sein.

Mais ganz persönliches Ziel: Eine mit „seinem Silizium“ produzierte Solarzelle: „Ich würde endlich gerne ein Endprodukt in den Händen halten, was schon von Beginn meiner Forschungsarbeit an im Raum stand.“ Und in der Tat: Fast sein halbes Leben lang beschäftigte sich der 25-Jährige mit der Silizium-Herstellung. Auch in der allgemeinen chemischen Industrie könnte das besonders reine Silizium Abnehmer finden.

Ob er keine Angst vor der Zukunft habe, wenn er die Negativmeldungen aus der Solarbranche bedenkt? „Ich denke mir: Jetzt erst recht! Die bisherige Silizium- und Zellfertigung ist kaum bis gar nicht wirtschaftlich. Mit unserem Solarsilizium kann die Herstellung rentabel werden.“ Die Redaktion hofft, dass so viel Durchhaltevermögen bald belohnt wird. Mai berichtet, dass es bereits konkrete Interessenten gibt. Es bleibt also spannend…