1. Extraction et extraction:
* sable de silice: La principale source de silicium est le sable de silice, qui est extrait de divers dépôts du monde entier.
* Extraction chimique: Le sable de silice est principalement composé de dioxyde de silicium (SiO2). Pour extraire le silicium, le sable est traité avec un agent réducteur, généralement en carbone sous forme de coke, dans une fournaise à haute température. Cette réaction réduit le dioxyde de silicium au silicium et au dioxyde de carbone:
SiO2 + 2C → SI + 2CO
2. Silicon de qualité métallurgique (MG-SI):
* Production du four à arc: La réaction ci-dessus est réalisée dans un grand four à arc électrique.
* impuretés: Le silicium produit dans cette étape est appelé silicium de qualité métallurgique (Mg-Si) et contient diverses impuretés, notamment le fer, l'aluminium et le calcium.
* Applications: Mg-Si est principalement utilisé dans la production d'alliages, en particulier dans l'industrie de l'aluminium et dans les cellules solaires.
3. Purification:
* Processus Siemens: Pour obtenir du silicium de haute pureté, le MG-SI a besoin d'un raffinement supplémentaire en utilisant un processus appelé le processus Siemens. Cela implique de réagir le MG-Si avec du chlorure d'hydrogène (HCl) à des températures élevées pour former du trichlorosilane (SIHCL3):
Si + 3hcl → sihcl3 + h2
* Distillation: Le trichlorosilane est ensuite distillé pour éliminer les impuretés.
* Décomposition: Enfin, le trichlorosilane purifié est décomposé à des températures élevées pour produire du silicium polycristallin (polysilicon):
2SIHCL3 → SI + 2HCL + SICL4
4. Polysilicon:
* haute pureté: Le polysilicon est une forme de haute pureté de silicium (99,9999%) et est utilisé dans la fabrication de cellules solaires, de semi-conducteurs et d'autres applications de haute technologie.
5. Silicium monocristallin (monosilicon):
* Croissance cristalline: Pour créer du silicium monocristallin (monosilicon), le polysilicon est fondu et un cristal de graines est introduit dans la fusion. Le cristal de graines est soigneusement retiré de la fusion, entraînant la croissance d'un seul cristal.
* Applications: Le monosilicon est utilisé dans la fabrication de circuits intégrés (ICS), de transistors et d'autres dispositifs électroniques avancés.
Résumé:
La fabrication de silicium implique une série d'étapes du sable de silice minière pour le raffiner en silicium de haute pureté. Le processus nécessite des températures élevées, un équipement spécialisé et un contrôle de qualité rigoureux pour produire du silicium adapté à diverses applications.
