1. Mining ed estrazione:
* sabbia di silice: La fonte primaria di silicio è la sabbia di silice, che viene estratta da vari depositi in tutto il mondo.
* Estrazione chimica: La sabbia di silice è composta principalmente da biossido di silicio (SIO2). Per estrarre il silicio, la sabbia viene trattata con un agente riducente, in genere carbonio sotto forma di coke, in un forno ad alta temperatura. Questa reazione riduce il biossido di silicio al silicio e all'anidride carbonica:
SiO2 + 2C → SI + 2CO
2. Silicio di livello metallurgico (MG-SI):
* Produzione di forno arco: La reazione sopra viene eseguita in un grande forno ad arco elettrico.
* Impurità: Il silicio prodotto in questo passaggio è chiamato silicio di livello metallurgico (MG-SI) e contiene varie impurità, tra cui ferro, alluminio e calcio.
* Applicazioni: MG-Si è utilizzato principalmente nella produzione di leghe, in particolare nell'industria dell'alluminio e nelle celle solari.
3. Purificazione:
* Processo Siemens: Per ottenere silicio di alta purezza, MG-SI necessita di ulteriore perfezionamento utilizzando un processo chiamato processo Siemens. Ciò comporta la reazione dell'MG-Si con cloruro di idrogeno (HCl) ad alte temperature per formare il triclorosilano (SIHCL3):
SI + 3HCL → Sihcl3 + H2
* Distillazione: Il triclorosilano viene quindi distillato per rimuovere le impurità.
* Decomposizione: Infine, il triclorosilano purificato è decomposto ad alte temperature per produrre silicio policristallino (Polisilicon):
2SIHCL3 → SI + 2HCL + SICL4
4. Polysilicon:
* alta purezza: Polysilicon è una forma di silicio ad alta purezza (99.9999%) ed è utilizzato nella produzione di celle solari, semiconduttori e altre applicazioni ad alta tecnologia.
5. Silicio a cristallo singolo (Monosilicone):
* Cressione di cristalli: Per creare silicio a cristallo singolo (monosilicio), il polisilicio viene fuso e un cristallo di semi viene introdotto nella fusione. Il cristallo di semi viene accuratamente tirato fuori dal fuso, causando la crescita di un singolo cristallo.
* Applicazioni: Monosilicon viene utilizzato nella fabbricazione di circuiti integrati (IC), transistor e altri dispositivi elettronici avanzati.
Riepilogo:
La produzione di silicio prevede una serie di passaggi dalla sabbia di silice mineraria alla perfezionamento in silicio di alta purezza. Il processo richiede temperature elevate, attrezzature specializzate e un rigoroso controllo di qualità per produrre silicio adatto a varie applicazioni.
