1. Komposition & Reinheit
Metallic Silicium (metallurgisches Silizium, MG-Si):
Zusammensetzung: In erster Linie elementares Silizium (Si) mit~ 98–99% Reinheit.
Verunreinigungen: Enthält Spurenmengen an Eisen (Fe), Aluminium (Al), Kalzium (CA) und anderen Elementen aus Rohstoffen.
Anmerkung: Manchmal als "Bulk Silicon" oder "Ferrosilicon" bezeichnet (falls mit Eisen legiert), aber streng genommen ist Mg-Si keine Legierung, sofern nicht angegeben (z. B. Fesi).
Polysilicium (polykristallines Silizium):
Zusammensetzung: Ultrahoch-Purity-Silizium (99.9999%+Oft 9n bis 11n Reinheit).
Verunreinigungen: Vernachlässigbare Verunreinigungen (Entfernung von Metallen, Sauerstoff und Kohlenstoff ist kritisch).
Struktur: Polykristalline (viele kleine Siliziumkristalle) im Gegensatz zu monokristallinem Silizium, das in einigen Elektronik verwendet wird.
2. Produktionsprozess
Metallic Silicium (Mg-Si):
Produziert überKarbothermenreduzierungVon Kieselsäure (Quarz) in elektrischen Lichtbogenöfen.
Rohstoffe: Kieselsäure (SiO₂) + Carbon (Koks/Holzkohle).
Führt zu einem spröden, festen Siliziumklumpen mit ~ 98–99% Reinheit.
Polysilicon:
Abgeleitet vonVerfeinerung von Mg-SiDurch fortschrittliche Prozesse wie dieSiemens ProzessOder flüssiger Bettreaktor (FBR).
Mg-Si wird durch Zersetzung von flüchtigen Siliziumverbindungen (z. B. Trichlorsisilan) gereinigt und ultra-pure-polykristallines Silizium neu abgeleitet.
3. Physische Eigenschaften
| Eigentum | Metallic Silicium (Mg-Si) | Polysilicon |
|---|---|---|
| Reinheit | 98–99% SI (Industriestufe) | 99,9999%+ Si (Ultrahohe Purity) |
| Struktur | Klumpen oder Barren (können polykristallin sein) | Polykristallines Granulat oder Stücke |
| Oberfläche | Niedrig | Hoch (aufgrund der körnigen Form) |
4. Anwendungen
Metallic Silicium (Mg-Si):
Stahlherstellung: Verwendet als aDESOXIDIENSSauerstoff aus geschmolzenem Stahl entfernen.
Legierungen: Komponente in Aluminiumlegierungen (z. B. Al-Si für Automobilteile) und Magnesiumlegierungen.
Gießereien: Verbessert die Fluidität des Gießens und verhindert Schlackenbildung.
Vorläufer für Polysilicium: Mg-Si wird für High-Tech-Verwendungen in Polysilicium verfeinert.
Polysilicon:
Sonnenkollektoren: Primärer Ausgangsmaterial fürPhotovoltaikzellen(Sonnenenergie).
Halbleiter: Wird zur Herstellung von ICs, Mikrochips und solarem Silizium verwendet.
Erweiterte Elektronik: High-Purity-Noten für fortschrittliche Anwendungen wie Weltraum-Solarzellen.
5. Kosten und Markt
Metallic Silicium (Mg-Si):
Billiger zu produzieren aufgrund niedrigerer Reinheitsanforderungen.
Die Preise, die durch die Verfügbarkeit von Eisenerz und Quarz beeinflusst werden.
Polysilicon:
Teurer aufgrund einer energieintensiven Reinigung (z. B. Siemens-Prozess).
Markt angetrieben von Solarenergiebedarf und Semiconductor Herstellung.
6. Unterschiede Zusammenfassung
| Aspekt | Metallic Silicium (Mg-Si) | Polysilicon |
|---|---|---|
| Reinheit | Industriestufe (~ 98–99% SI) | Ultra-high purity (>99,9999% SI) |
| Struktur | Bulk Klumpen/Ingots | Granular, polykristallin |
| Endgebrauch | Stahl, Legierungen, Gießen | Sonnenkollektoren, Halbleiter |
| Produktion | Einfache Karbothermenreduzierung | Erweiterte Reinigung von Mg-Si |
