1. Composition et pureté
Silicium métallique (silicium de qualité métallurgique, mg-si):
Composition: Principalement en silicium élémentaire (SI) avec~ 98–99% de pureté.
Impuretés: Contient des traces de fer de fer (FE), d'aluminium (AL), de calcium (CA) et d'autres éléments des matières premières.
Noter: Parfois appelé "silicium en vrac" ou "ferrosilicon" (s'il est allié avec du fer), mais à proprement parler, Mg-Si n'est pas un alliage à moins d'être spécifié (par exemple, fesi).
Polysilicon (silicium polycristallin):
Composition: Silicium ultra-élevé (99.9999%+, Souvent 9n à 11n Pureté).
Impuretés: Impuretés négligeables (élimination des métaux, de l'oxygène et du carbone est critique).
Structure: Polycristallin (de nombreux petits cristaux de silicium), par opposition au silicium monocristallin utilisé dans certains électroniques.
2. Processus de production
Silicium métallique (mg-si):
Produit viaRéduction carbothermiqueDe silice (quartz) dans des fours à arc électrique.
Matières premières: silice (Sio₂) + carbone (coke / charbon de bois).
Entraîne une bosse de silicium solide et fragile avec une pureté d'environ 98 à 99%.
Polysilicon:
Dérivé deRaffiner mg-siÀ travers des processus avancés comme leProcessus de SiemensOu réacteur à lit fluidisé (FBR).
Mg-Si est purifié en décomposant les composés de silicium volatils (par exemple, trichlorosilane) et en repensant le silicium polycristallin ultra-pure.
3. Propriétés physiques
| Biens | Silicium métallique (mg-si) | Polysilicon |
|---|---|---|
| Pureté | 98–99% de Si (grade industriel) | 99,9999% + Si (pureté ultra-élevée) |
| Structure | Grumeaux ou lingots (peut être polycristallin) | Granules ou morceaux en polycristallin |
| Surface | Faible | Élevé (en raison de la forme granulaire) |
4. Applications
Silicium métallique (mg-si):
Acier: Utilisé comme unDésoxydantPour éliminer l'oxygène de l'acier fondu.
Alliages: Composant dans les alliages en aluminium (par exemple, al-Si pour les pièces automobiles) et les alliages de magnésium.
Fonderie: Améliore la fluidité de la coulée et empêche la formation de scories.
Précurseur du polysilicon: Mg-Si est affiné dans du polysilicon pour les utilisations de haute technologie.
Polysilicon:
Panneaux solaires: Matière première principale pourCellules photovoltaïques(Énergie solaire).
Semi-conducteurs: Utilisé pour fabriquer des CI, des micropuces et du silicium de qualité solaire.
Électronique avancée: Des grades de haute pureté pour les applications avancées comme les cellules solaires de qualité spatiale.
5. Coût et marché
Silicium métallique (mg-si):
Moins cher à produire en raison des exigences de pureté plus faibles.
Prix influencés par la disponibilité du minerai de fer et du quartz.
Polysilicon:
Costlier en raison d'une purification à forte intensité énergétique (par exemple, processus Siemens).
Marché entraîné par la demande d'énergie solaire et la fabrication de semi-conducteurs.
6. Résumé des différences
| Aspect | Silicium métallique (mg-si) | Polysilicon |
|---|---|---|
| Pureté | Qualité industrielle (~ 98–99% si) | Ultra-high purity (>99,9999% si) |
| Structure | Grumeaux en vrac / lingots | Granulaire, polycristallin |
| Usage final | Acier, alliages, moulage | Panneaux solaires, semi-conducteurs |
| Production | Réduction carbothermique simple | Purification avancée de mg-si |
