Metallurgisches Silizium wird je nach Reinheitsgrad in verschiedene Qualitäten eingeteilt, die seinen Einsatz in verschiedenen Industrien bestimmen. Hier eine detaillierte Einteilung:
1. Metallurgisches Silizium (MG-Si)
Reinheit:97 %–99 % Silizium
Große Verunreinigungen:
Eisen (Fe): Weniger als oder gleich 0,5 %
Aluminium (Al): Weniger als oder gleich 0,5 %
Kalzium (Ca): Weniger als oder gleich 0,3 %
Hauptanwendungen:
Aluminiumlegierungen(z. B. Automobilteile, Luft- und Raumfahrtkomponenten).
ProduktionSiliziumstahl(für elektrische Transformatoren).
Rohstoffe fürFerrosiliciumlegierungen(wird in der Stahlproduktion verwendet).
Produktion: Hergestellt durch carbothermische Reduktion in Elektrolichtbogenöfen.
2. Chemische Klasse von Silizium
Reinheit: Größer oder gleich 99 %Silizium
Große Verunreinigungen:
Fe: Weniger als oder gleich 0,4 %
Al: Weniger als oder gleich 0,4 %
Ca: Weniger als oder gleich 0,1 %
Hauptanwendungen:
Rohstoffe für die ProduktionSilikone(Dichtstoffe, Schmierstoffe, Harze).
ProduktionPolysilizium(mittels Reinigungsverfahren wie der Siemens-Methode).
Verfeinerung: Weiterverarbeitung zur Entfernung von Verunreinigungen zur Verwendung in der chemischen Industrie und Solarenergie.
3. Elektronisches Silizium (EG-Si)
Reinheit: Größer oder gleich 99.9999 % (Reinheit 6N+)
Wichtige Verunreinigungen:
Bor (B), Phosphor (P): < 1 ppb (parts per billion).
Schwermetalle (z. B. Cu, Ni): < 0,1 ppb.
Hauptanwendungen:
Halbleiterwaferfür integrierte Schaltkreise (ICs) und Mikrochips.
Photovoltaik (PV)-Zellenfür Solarmodule.
Produktion:
Empfangen vonPolysiliziummit Verfahren wie der Czochralski-Methode (CZ) oder der Float-Zone-Methode (FZ).
Erfordert eine ultrahohe Reinigung (z. B. Zonenraffinierung, chemische Gasphasenabscheidung).
4. Silizium in Solarqualität (SoG-Si)
Reinheit:von 99,9999 % (6N) bis 99,99999 % (7N).
Eine Zwischenoption zwischen Chemie- und Elektronikunterricht.
Anwendung:
Hauptsächlich verwendet inSolar-Photovoltaik-Zellen.
Wirtschaftliche Effizienz: Weniger strenge Reinheitsanforderungen als E-Qualität, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden.
Wichtige Anmerkungen
Polysilizium versus metallurgisches Silizium:
Поликремний (>99,9999 % Si) wird aus Silizium chemischer Qualität hergestellt und dient als Vorläufer für EG-Si und SoG-Si.
Auswirkungen von Verunreinigungen:
Selbst Spurenverunreinigungen (z. B. Fe, Al) verschlechtern die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern.
Um reinere Qualitäten zu erhalten, sind fortschrittliche Reinigungstechnologien (z. B. Destillation, Gasphasenraffinierung) erforderlich.