1. Minería y extracción:
* arena de sílice: La principal fuente de silicio es la arena de sílice, que se extrae de varios depósitos en todo el mundo.
* Extracción química: La arena de sílice se compone principalmente de dióxido de silicio (SiO2). Para extraer silicio, la arena se trata con un agente reductor, típicamente carbono en forma de Coca-Cola, en un horno de alta temperatura. Esta reacción reduce el dióxido de silicio a silicio y dióxido de carbono:
SiO2 + 2C → SI + 2CO
2. Silicón de grado metalúrgico (MG-Si):
* Producción de horno de arco: La reacción anterior se lleva a cabo en un gran horno de arco eléctrico.
* impurezas: El silicio producido en este paso se llama silicio de grado metalúrgico (Mg-Si) y contiene varias impurezas, incluidos hierro, aluminio y calcio.
* Aplicaciones: Mg-Si se usa principalmente en la producción de aleaciones, particularmente en la industria del aluminio y en las células solares.
3. Purificación:
* Proceso de Siemens: Para obtener silicio de alta pureza, el MG-Si necesita un refinamiento adicional utilizando un proceso llamado proceso Siemens. Esto implica reaccionar el Mg-Si con cloruro de hidrógeno (HCl) a altas temperaturas para formar triclorosilano (SiHCl3):
SI + 3HCL → SIHCL3 + H2
* destilación: El triclorosilano se destila para eliminar las impurezas.
* descomposición: Finalmente, el triclorosilano purificado se descompone a altas temperaturas para producir silicio policristalino (Polysilicon):
2SIHCL3 → SI + 2HCL + SICL4
4. Polysilicon:
* Alta pureza: El polisilicio es una forma de silicio de alta pureza (99.9999%) y se usa en la fabricación de células solares, semiconductores y otras aplicaciones de alta tecnología.
5. Silicón de cristal único (monosilicio):
* Crecimiento de cristales: Para crear silicio de cristal único (monosilicio), el polisilicio se derrite y se introduce un cristal de semillas en la masa fundida. El cristal de la semilla se saca cuidadosamente de la masa fundida, lo que resulta en el crecimiento de un solo cristal.
* Aplicaciones: Monosilicon se utiliza en la fabricación de circuitos integrados (ICS), transistores y otros dispositivos electrónicos avanzados.
Resumen:
La fabricación de silicio implica una serie de pasos desde la arena minera de sílice hasta la refinación en silicio de alta pureza. El proceso requiere altas temperaturas, equipos especializados y un riguroso control de calidad para producir silicio adecuado para diversas aplicaciones.
