Procesul Siemens
Această intrare sau secțiune despre metalurgie nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Procesul Siemens este de obicei utilizat pentru producerea de siliciu pur (sau aproape pur) gata pentru a fi utilizat în domeniul electronic și în special în producția de celule fotovoltaice . Siliciul este a doua componentă cea mai răspândită a scoarței terestre ; producția urmează următoarele faze de lucru:
1) În minele miniere, se ia în principal nisip compus din SiO 2 ( cuarț );
2) Prin încălzirea cuarțului în cuptoare mari la temperaturi foarte ridicate și combinarea acestuia cu carbonul, este posibil să se obțină siliciu metalurgic + monoxid de carbon :
Acest tip de siliciu are o puritate de aproximativ 98% și, prin urmare, necesită o etapă suplimentară de prelucrare care ia numele procesului Siemens ;
3) Procesul Siemens constă în reacționarea siliciului metalurgic (M-Si) cu o soluție de acid clorhidric (3HCl):
Noul compus obținut SiHCl 3 ia numele triclorurii silan , care apare ca o formă de siliciu gazos; aceasta este condensată și apoi distilată cu grijă revenind la reacția chimică anterioară:
Siliciul policristalin obținut acum va avea o puritate mult mai mare de ordinul a 99,9%.
In detalii:
Procesul Siemens este un proces utilizat pentru purificarea siliciului multicristalin, care face posibilă obținerea siliciului de calitate electronică. Tehnologia se bazează pe tehnica de depunere chimică prin vapori (CVD ) și poartă numele companiei care a dezvoltat această metodă. În reactoarele Siemens, unde are loc procesul de purificare, sunt folosite clopote de izolare plasate pe o platformă. În interiorul acestor clopote sunt plasate mai multe bare de siliciu de înaltă puritate cu o grosime de aproximativ 10 mm. Aceste bare sunt conectate câte două la capătul superior și sunt așezate vertical în interiorul clopotului. Pentru a începe procesul, barele sunt încălzite electric între 1100 și 1200 ° C. Ulterior, un amestec de triclorură de silan purificat este transportat de hidrogen la reactor unde este descompus când intră în contact cu tijele de siliciu încălzite. Ca rezultat, siliciu policristalin se depune pe bare, crescând grosimea acestora. Când barele au crescut la diametrul dorit, procedura este oprită, barele sunt deconectate și procesul este gata să înceapă din nou prin introducerea de bare de siliciu noi (reci) cu o grosime de aproximativ 1 cm.
La sfârșitul procesului se obțin bare de siliciu policristalin cu diametrul de până la 20 cm cu un grad de impuritate de aproximativ 0,2 părți pe miliard. [1]
Notă
- ^ Teză Andrea Munaretto, Universitatea din Padova ( PDF ), pe thesis.cab.unipd.it .