Metallurgisch silicium is onderverdeeld in verschillende kwaliteiten, afhankelijk van de zuiverheidsgraad, die het gebruik ervan in verschillende industrieën bepaalt. Hier is een gedetailleerde classificatie:
1. Metallurgisch silicium (MG-Si)
Zuiverheid:97%-99% silicium
Grote onzuiverheden:
IJzer (Fe): Minder dan of gelijk aan 0,5%
Aluminium (Al): Minder dan of gelijk aan 0,5%
Calcium (Ca): Minder dan of gelijk aan 0,3%
Belangrijkste toepassingen:
Aluminium legeringen(bijvoorbeeld auto-onderdelen, ruimtevaartcomponenten).
Productiesilicium staal(voor elektrische transformatoren).
Grondstoffen voorferrosilicium legeringen(gebruikt bij de staalproductie).
Productie: Geproduceerd door carbothermische reductie in vlamboogovens.
2. Chemische klasse van silicium
Zuiverheid: Groter dan of gelijk aan 99%silicium
Grote onzuiverheden:
Fe: minder dan of gelijk aan 0,4%
Al: Minder dan of gelijk aan 0,4%
Ca: Minder dan of gelijk aan 0,1%
Belangrijkste toepassingen:
Grondstoffen voor productiesiliconen(kitten, smeermiddelen, harsen).
Productiepolysilicium(met behulp van zuiveringsprocessen zoals de Siemens-methode).
Verfijning: Verdere verwerking om onzuiverheden te verwijderen voor gebruik in de chemische industrie en zonne-energie.
3. Silicium van elektronische kwaliteit (EG-Si)
Zuiverheid: Groter dan of gelijk aan 99.9999% (zuiverheid 6N+)
Belangrijkste onzuiverheden:
Borium (B), Fosfor (P): < 1 ppb (delen per miljard).
Zware metalen (bijv. Cu, Ni): < 0,1 ppb.
Belangrijkste toepassingen:
Halfgeleiderwafelsvoor geïntegreerde schakelingen (IC's) en microchips.
Fotovoltaïsche (PV) cellenvoor zonnepanelen.
Productie:
Ontvangen vanpolysiliciummet behulp van processen zoals de Czochralski-methode (CZ) of de floatzone-methode (FZ).
Vereist ultrahoge zuivering (bijv. zoneraffinage, chemische dampafzetting).
4. Silicium van zonne-energie (SoG-Si)
Zuiverheid:van 99,9999% (6N) tot 99,99999% (7N).
Een tussenoptie tussen chemische en elektronische lessen.
Sollicitatie:
Wordt voornamelijk gebruikt bijfotovoltaïsche zonnecellen.
Economische efficiëntie: Minder strenge zuiverheidseisen dan e-grade, waardoor de productiekosten dalen.
Belangrijkste opmerkingen
Polysilicium versus metallurgisch silicium:
Поликремний (>99,9999% Si) wordt geproduceerd uit silicium van chemische kwaliteit en dient als voorloper voor EG-Si en SoG-Si.
Impact van onzuiverheden:
Zelfs sporen van onzuiverheden (bijvoorbeeld Fe, Al) verslechteren de elektrische eigenschappen van halfgeleiders.
Geavanceerde zuiveringstechnologieën (bijvoorbeeld destillatie, raffinage in de gasfase) zijn vereist om zuiverdere kwaliteiten te verkrijgen.