Silicium métal, également connu sous le nom de silicium industriel ou silicium cristallin, est un produit métalloïde fabriqué par fusion de quartz et d'agents réducteurs carbonés dans un four à arc immergé. Sa teneur en silicium, élément primaire, varie généralement de 98 % à 99,99 %. Fréquemment appelé « MSG industriel », le silicium métal est une matière première indispensable pour les cellules solaires photovoltaïques, les puces semi-conductrices, les produits chimiques à base de silicone-et les alliages d'aluminium à haute-performances. Alors que l'économie mondiale évolue vers les énergies renouvelables et une numérisation généralisée, l'importance stratégique du silicium métallique de haute pureté (comme les qualités solaires et électroniques) a atteint des sommets sans précédent. Ce guide complet détaille la définition, le traitement chimique, la qualité commerciale, les applications multi-sectorielles et les stratégies d'approvisionnement pour le silicium métal, alignés sur les dernières normes internationales et données du marché commercial.
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Qu’est-ce que le silicium métal et comment est-il défini professionnellement ?
Dans le commerce mondial et les sciences des matériaux,silicium métal (Code du Système harmonisé, Code SH : 2804.6900)est défini comme un silicium élémentaire de haute-pureté obtenu via la réduction carbonothermique du dioxyde de silicium (SiO₂). Bien que le silicium soit scientifiquement classé comme métalloïde dans le tableau périodique en raison de ses propriétés mixtes métalliques et non métalliques, il est commercialement appelé « silicium métallique » sur les marchés d'approvisionnement mondiaux en raison de son aspect argenté brillant et de son rôle historique prédominant en tant qu'agent d'alliage dans les industries métallurgiques.
Structurellement, le silicium métallique se caractérise par sa dureté élevée, son point de fusion élevé (1 414 degrés) et ses propriétés semi-conductrices intrinsèques. Dans le commerce international, il est systématiquement classé en différentes qualités standards en fonction des seuils maximaux autorisés de ses trois impuretés principales : le fer (Fe), l'aluminium (Al) et le calcium (Ca). Ces définitions chimiques spécifiques dictent directement la valeur marchande et la compatibilité en aval du matériau.
Quel est le processus de production moderne du silicium métal industriel ?
La-production commerciale à grande échelle de silicium-métal industriel repose principalement sur des produits à forte-énergie-consommateurs.réduction carbonothermique dans un four à arc submergé. Le flux de travail technologique de base peut être résumé à travers les phases clés suivantes :
- Préparation des matières premières :Les pierres de silice-de haute pureté ou les graviers de quartz contenant plus de 99,0 % de SiO₂ sont soigneusement sélectionnés. Ils sont associés à des agents réducteurs carbonés à faible teneur en cendres, notamment du coke de pétrole, du charbon bitumineux, du charbon de bois et des copeaux de bois.
- Chargement du four :Les réducteurs de silice et de carbone sont mélangés dans des rapports stoechiométriques exacts et introduits en continu dans la zone à haute température -du four à arc immergé.
- Fusion à l'arc électrique :Les électrodes de graphite s'insèrent profondément dans la charge pour produire un arc électrique puissant, entraînant des températures internes du four jusqu'à 1 800 degrés – 2 000 degrés. Dans cette plage de température, la réaction chimique fondamentale se produit :
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ - Affinage et coulée :Le silicium liquide fondu est soutiré du fond du four dans une poche. L'oxygène et l'air comprimé sont injectés via un processus de raffinage en poche-pour oxyder et éliminer sélectivement les traces d'impuretés de calcium et d'aluminium. Le silicium fondu raffiné est ensuite versé dans de grands moules de coulée pour se solidifier en lingots de silicium.
- Concassage et emballage :Une fois refroidis, les lingots de silicium subissent un concassage mécanique et un tri automatisé pour répondre à des exigences spécifiques en matière de granulométrie (par exemple, blocs de 10 à 100 mm, granulés de 2 à 5 mm ou fines poudres de silicium) avant d'être scellés dans des sacs en vrac résistants à l'humidité.
Comment interpréter les qualités et les spécifications du silicium métallique ?
Les systèmes de classification standard pour le silicium métal suivent strictement la nomenclature internationale (telle que la norme nationale chinoise GB/T 2881-2014 ou les normes ISO équivalentes). Les qualités commerciales standard sont désignées par un index numérique à trois - ou quatre chiffres représentant le pourcentage maximum autorisé de fer (Fe), d'aluminium (Al) et de calcium (Ca) dans la composition chimique.
Analyse des qualités commerciales de base :
- Nuance 553 (silicium métal 553) :Indique une teneur en fer inférieure ou égale à 0,50 %, une teneur en aluminium inférieure ou égale à 0,50 % et une teneur en calcium inférieure ou égale à 0,30 %. Il s'agit du silicium de qualité métallurgique de base standard-, maintenant une pureté globale du silicium supérieure ou égale à 98,5 %.
- Nuance 441 (silicium métal 441) :Indique une teneur en fer inférieure ou égale à 0,40 %, une teneur en aluminium inférieure ou égale à 0,40 % et une teneur en calcium inférieure ou égale à 0,10 %. Il présente une pureté de silicium supérieure ou égale à 99,0 % et est largement utilisé dans les alliages d'aluminium structurels et la fabrication de produits chimiques de base.
- Nuance 3303 (silicium métal 3303) :Indique une teneur en fer inférieure ou égale à 0,30 %, une teneur en aluminium inférieure ou égale à 0,30 % et une teneur en calcium inférieure ou égale à 0,03 %. Cela représente un niveau de pureté élevé-avec une teneur en silicium supérieure ou égale à 99,3 %, fréquemment obtenu comme précurseur chimique de première qualité pour le polysilicium de qualité solaire-.
- Nuance 2202 (silicium métal 2202) :Indique une teneur en fer inférieure ou égale à 0,20 %, une teneur en aluminium inférieure ou égale à 0,20 % et une teneur en calcium inférieure ou égale à 0,02 %. Cette nuance ultra-pure produit une teneur en silicium supérieure ou égale à 99,58 % et est généralement réservée aux synthèses chimiques électroniques spécialisées et aux alliages maîtres de qualité aérospatiale-de qualité supérieure.
Quels sont les paramètres techniques précis du silicium-métal standard ?
Le tableau ci-dessous détaille les spécifications des paramètres techniques pour les qualités de silicium métal les plus commercialisées au monde. Tous les paramètres sont conformes aux dernières-normes d'inspection tierces (par exemple, SGS, Eurofins, AHK) utilisées dans les chaînes d'approvisionnement internationales :
| Grade | Si Min (%) | Fe Max (%) | Al Max (%) | Ca Max (%) | Domaines d'application typiques |
|---|---|---|---|---|---|
| 553 | 98.5% | 0.50% | 0.50% | 0.30% | Additifs standards pour alliages d'aluminium, pièces moulées de fonderie, désoxydants pour la production d'acier de construction. |
| 441 | 99.1% | 0.40% | 0.40% | 0.10% | Jantes automobiles en aluminium-hautes performances, composants structurels, monomères de synthèse de silicone primaire. |
| 421 | 99.3% | 0.40% | 0.20% | 0.10% | Intermédiaires de silicone organique de qualité chimique-, polymères industriels sur mesure, matières premières de fluides de silicone. |
| 3303 | 99.37% | 0.30% | 0.30% | 0.03% | Précurseurs bruts de polysilicium photovoltaïque (synthèse de gaz trichlorosilane), composants optoélectroniques premium. |
| 2202 | 99.58% | 0.20% | 0.20% | 0.02% | Fabrication de substrats de plaquettes semi-conductrices d'ultra-haute pureté, alliages spéciaux avancés pour l'aérospatiale. |
Comment le silicium métal est-il appliqué dans l’industrie chimique et du silicone ?
Dans le secteur moderne de la transformation chimique, le silicium métallique de qualité chimique-(principalement les qualités 421 et 411) sert de base principale pour la synthèsesilicones (polymères organosiliciés). La poudre de silicium métallique broyée réagit avec le chlorure de méthyle gazeux dans un réacteur à lit fluidisé via le processus de synthèse directe de Rochow, produisant du diméthyldichlorosilane ainsi que des monomères organosilanes associés.
Grâce à une hydrolyse, une distillation par crack-et une polymérisation par condensation ultérieures, ces monomères sont convertis en milliers de-produits chimiques en aval de grande valeur :
- Caoutchouc de silicone :Très apprécié pour sa stabilité thermique, sa faible réactivité chimique et ses propriétés d'isolation électrique. Il est largement utilisé dans les joints automobiles, les composants de qualité médicale-, les produits grand public pour bébés et les joints de protection industriels.
- Huiles et fluides de silicone :Largement utilisé comme lubrifiants synthétiques-de haut niveau, agents anti-moussants industriels,-agents de démoulage et-additifs cosmétiques sans danger pour la peau.
- Résines de silicone et mastics :Matériaux structurels essentiels pour les murs-rideaux en verre structurel, l'étanchéité architecturale et les boîtiers de batteries dans les véhicules électriques (VE) en raison de leur robuste résistance aux UV et de leur élasticité à long terme.
Pourquoi le silicium métal est-il INDISPENSABLE dans l’industrie métallurgique moderne ?
Dans le secteur pyrométallurgique traditionnel, le silicium métallique de qualité métallurgique (principalement les nuances 553 et 441) agit comme un agent critique dans deux domaines majeurs :
1. Renforceur structurel pour les alliages d’aluminium :
Le mélange de silicium dans des formulations d'aluminium (généralement entre 5 % et 13 % pour former des alliages maîtres aluminium-silicium/Al-Si) améliore considérablement la fluidité de la fusion, la résistance à l'usure de la coulée et la résistance au retrait-à la fissuration de l'alliage. Ces matériaux légers et à haute résistance en aluminium{{7}silicium sont fortement intégrés dans les blocs moteurs automobiles, les pistons, les moyeux de roue et les ensembles de cadres aérospatiaux, permettant une réduction du poids des véhicules et des émissions de carbone.
2. Agent désoxydant premium dans la sidérurgie :
Lors du raffinage de l'acier au carbone et de l'acier inoxydable de précision, le silicium élémentaire réagit fortement avec l'oxygène dissous dans le bain d'acier en fusion pour générer du dioxyde de silicium (SiO₂), qui flotte facilement dans la couche de laitier pour être éliminé. Comparé au ferrosilicium standard, le silicium métallique pur évite l’introduction d’impuretés compagnes indésirables. De plus, le silicium est un élément d'alliage essentiel dans les aciers électriques (acier au silicium) et les aciers à ressorts, augmentant considérablement la perméabilité magnétique du noyau et les limites de fatigue mécanique.
Comment les différentes qualités de silicium métal se comparent-elles et contrastent-elles ?
Les différentes qualités de silicium métallique présentent de profondes différences en termes de caractéristiques structurelles, de coûts de traitement et de limites de déploiement entre-secteurs. La sélection de la bonne qualité est essentielle pour optimiser les taux de rendement final et les coûts de production :
- Silicium métallurgique de niveau bas- (par exemple, 553) par rapport au silicium métallurgique de niveau- élevé (par exemple, 441) :La nuance 553 présente un seuil de calcium relativement détendu (jusqu'à 0,3 %), ce qui la rend adaptée aux pièces moulées structurelles et à la désoxydation de l'acier. À l'inverse, la nuance 441 limite le calcium à 0,1 % maximum, offrant ainsi des limites d'allongement et une résistance à la rupture plus élevées, nécessaires aux composants structurels automobiles et aux fils machine en aluminium fins.
- Silicium de qualité chimique-(par exemple, 421) par rapport aux qualités de précurseurs photovoltaïques (par exemple, 3303/2202) :Le silicium de qualité chimique-contrôle explicitement les limites d'aluminium et de calcium pour maximiser la sélectivité de la synthèse chimique et les rendements en monomères dans les réactions en lit fluidisé. Pendant ce temps, les chaînes d'approvisionnement en matières premières de qualité solaire-s'appuient sur la qualité 3303 et supérieure car elles minimisent la teneur en fer (inférieure ou égale à 0,3 %), ce qui réduit considérablement la charge technique et la consommation d'énergie lors des étapes de purification chimique ultérieures comme le processus Siemens modifié.
Silicium métal vs ferrosilicium et FesiZr : quelles sont les principales différences ?
Les responsables des achats industriels confondent souvent le silicium métal pur avecferrosilicium (FeSi)etferrosilicium zirconium (FeSiZr)alliages. Bien que tous trois partagent une concentration élevée de silicium, ils possèdent des structures chimiques, des matrices de coûts et des applications finales complètement différentes :
- Composition chimique et pureté :Le silicium métallique est un élément presque-pur (Si supérieur ou égal à 98,5 %), où le fer est une trace d'impureté. Le ferrosilicium est un ferroalliage de fer-silicium (tel que FeSi75, contenant environ 75 % de silicium, le reste étant du fer). Le ferrosilicium zirconium est un ferroalliage composite spécialisé incrusté de 2 à 6 % de zirconium (Zr) pour optimiser les structures coulées.
- Économie de la production :Le silicium métal exige une pierre de quartz d'une très grande pureté et des réducteurs carbonés de première qualité à faible teneur en cendres, traités sous des profils thermiques intenses de four à arc électrique. Il nécessite une énergie électrique importante et coûte le prix le plus élevé du marché. Le ferrosilicium et le FeSiZr utilisent de la ferraille ou du minerai de fer dans des régimes thermiques de four plus faibles, ce qui entraîne des coûts de production considérablement inférieurs et des prix de marché moins élevés.
- Fonctionnalité principale :Le silicium métallique est le précurseur fondamental du polysilicium de haute technologie, des polymères organosiliciés et du moulage d'aluminium spécialisé. Le ferrosilicium est utilisé dans l'industrie sidérurgique en vrac comme désoxydant et ajout d'alliage rentable. Le ferrosilicium zirconium fonctionne comme un inoculant et un noduliseur de haut niveau dans les fonderies de précision de fonte grise et ductile, affinant la distribution des flocons de graphite, éliminant les défauts de refroidissement et améliorant la ténacité mécanique.
Le guide d'achat ultime pour l'approvisionnement mondial en silicium-métal
Pour sécuriser des flux de matériaux fiables, optimiser les coûts de la chaîne d'approvisionnement et satisfaire aux cadres de conformité environnementale en évolution, ZhenAn conseille aux professionnels des achats mondiaux d'exécuter les stratégies d'approvisionnement industriel suivantes :
- Aligner les tolérances de trace d'éléments spécifiques :Ne vous fiez pas uniquement aux classifications de niveau macro (par exemple, « 553 »). Étant donné que les processus en aval peuvent être très sensibles aux oligo-éléments, établissez toujours des seuils explicites de niveau ppm- (parties par million) pour des éléments nocifs spécifiques comme le phosphore (P), le bore (B), le titane (Ti) et le carbone total (C).
- Appliquer une inspection obligatoire avant-expédition (PSI) :Les surfaces métalliques brutes en silicium peuvent facilement piéger les particules de scories ou subir une oxydation superficielle pendant le stockage. Mandatez toujours des laboratoires tiers indépendants-(tels que SGS, Eurofins ou CCIC) pour effectuer sur-un échantillonnage aléatoire sur site, des analyses par tamis à particules, des contrôles d'intégrité des emballages et une analyse chimique complète par spectroscopie d'émission optique (OES) au port de chargement.
- Vérifiez l'empreinte carbone et la conformité ESG :Avec des réglementations telles que le mécanisme d'ajustement carbone aux frontières (MACB) de l'Union européenne pleinement actives, les produits industriels à haute-énergie sont soumis à une surveillance environnementale stricte. Donnez la priorité aux installations de fabrication qui utilisent des infrastructures d'énergie renouvelable (telles que l'hydroélectricité ou les panneaux solaires) pour le fonctionnement des fours et exigez des divulgations certifiées ISO 14067 sur l'empreinte carbone du produit (PCF) pour atténuer les obligations liées à la taxe carbone.
Quel rôle le silicium métal joue-t-il dans l’industrie de l’énergie solaire ?
Avec l'expansion exponentielle du secteur mondial des énergies renouvelables,le silicium métal est devenu la matière première irremplaçable de base pour l’industrie solaire photovoltaïque (PV). De la roche de quartz ordinaire aux modules solaires-à haut rendement générant de l'électricité propre, le silicium métallique constitue la physique de base de cette technologie. La structure typique de la chaîne d’approvisionnement se déroule comme suit :
Tout au long de la chaîne de valeur de l’énergie solaire, le silicium métal sous-tend les fonctions critiques et les positions stratégiques suivantes :
- Matériau de base absolu pour le polysilicium de qualité solaire (SoG-Si) :Le milieu de production d'énergie-des panneaux solaires repose sur des tranches de silicium cristallin de haute-pureté. Pour fabriquer ces matériaux, du silicium métallurgique (généralement de haute qualité 3303 ou 441) doit être obtenu comme précurseur chimique initial.
- Fondation pour une efficacité de conversion photoélectrique élevée :L'efficacité de conversion d'énergie d'une cellule solaire dépend fortement de la perfection cristalline et de la pureté de la plaquette de silicium finie. La pureté de base de l'apport initial de silicium métallique régit directement les taux de conversion chimique et les charges d'énergie de raffinage au cours des étapes ultérieures de dépôt en phase gazeuse -.
- Principal facteur de la structure des coûts des modules solaires :En tant que principal produit en vrac en amont, les fluctuations des prix du silicium brut se propagent aux lingots, aux plaquettes et aux cellules de polysilicium. Son prix de marché a un impact direct sur le coût de fabrication final par watt ($/W) et sur le retour sur investissement (ROI) global des installations solaires-à l'échelle mondiale.
FAQ détaillée
Informations techniques clés sur le silicium métal dans le photovoltaïque
Q1 : Quel rôle le silicium métallique joue-t-il dans l’industrie de l’énergie solaire (photovoltaïque) ?
A1:Le silicium métallique constitue l’élément de base fondamental et la matière première en amont de l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement solaire photovoltaïque (PV). Son rôle principal est de transformer le dioxyde de silicium naturel, non -conducteur en silicium élémentaire brut à substance unique-adapté à un raffinement chimique en profondeur. Les cellules de silicium cristallin intégrées dans les panneaux solaires commerciaux sont fondamentalement dérivées de ce silicium métallique industriel traité. Sans un approvisionnement stable et de haute qualité-en silicium métallique en amont, la purification en aval en polysilicium hyper-pur, l'extraction de lingots monocristallins et la fabrication de cellules solaires seraient impossibles.
Q2 : Comment le silicium métallique est-il utilisé pour produire du polysilicium et des plaquettes de qualité solaire ?
A2:La transformation du silicium métallique brut en plaquettes solaires-hautes performances implique un processus de raffinage métallurgique, chimique et physique très complexe. Tout d’abord, le silicium métallique industriel est broyé mécaniquement en une fine poudre et introduit dans un réacteur à lit fluidisé. Ici, il réagit avec le chlorure d'hydrogène anhydre (HCl) en présence d'un catalyseur pour synthétiser du trichlorosilane gazeux (SiHCl₃, ou TCS). Ce gaz trichlorosilane subit une distillation fractionnée rigoureuse à travers des colonnes de distillation à plusieurs étages pour isoler et éliminer les traces d'impuretés jusqu'à des niveaux ppt (parties par billion). Le gaz trichlorosilane hyper-purifié est ensuite mélangé avec de l'hydrogène de haute-pureté et injecté dans un réacteur fermé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), où il se dépose sur des filaments de silicium chauffés à 1 100 degrés. Ce processus produit des tiges denses de polysilicium de qualité solaire (SoG-Si), atteignant une pureté matérielle comprise entre 6N et 9N (99,9999 % à 99,9999999 %). Ces fragments de polysilicium de haute pureté sont ensuite fondus dans des creusets de quartz à l'intérieur d'un four monocristallin Czochralski (CZ) pour extraire des lingots de silicium monocristallin. Enfin, ces lingots sont découpés en tranches solaires ultra-minces à l'aide de scies à fil diamanté à grande vitesse-.
Q3 : Pourquoi le silicium métallique de haute-pureté est-il essentiel à l'efficacité photovoltaïque ?
A3:Les intrants bruts de haute-pureté sont essentiels, car les cellules solaires génèrent de l'électricité via l'effet photovoltaïque, qui repose sur le mouvement sans entrave des paires d'électrons-trous induits par la lumière-à travers une jonction ap-n. Si le silicium métallique initial contient des niveaux élevés d'impuretés qui échappent à la purification chimique initiale, ces atomes contaminants perturbent le réseau cristallin atomique de la tranche finale. Ces défauts microscopiques créent des « distorsions de réseau » localisées et forment des centres de recombinaison profonds-au sein de la bande interdite électronique du matériau. Par conséquent, lorsque la lumière du soleil excite des électrons de valence dans la bande de conduction, ces porteurs de charge sont piégés et se recombinent au niveau de ces sites de défauts avant de s'échapper sous forme de courant électrique. Cela transforme l'énergie lumineuse en chaleur perdue, provoquant une forte baisse de l'efficacité globale de conversion photoélectrique du module solaire.
Q4 : Quelles impuretés dans le silicium métallique affectent les performances des cellules solaires ?
A4:Parmi les différents oligo-éléments présents dans le silicium métallique, trois groupes principaux d'impuretés causent les dommages les plus importants aux performances des cellules solaires en aval :
1. Métaux de transition (par exemple, fer Fe, titane Ti, chrome Cr, vanadium V) :Même à des concentrations en ppb (parties par milliard), ces éléments créent des états énergétiques profonds au sein de la bande interdite du silicium. Ils agissent comme des pièges à électrons très efficaces, réduisant considérablement la durée de vie des porteurs minoritaires et abaissant directement la tension en circuit ouvert et le courant de court-circuit de la cellule solaire.
2. Éléments du groupe III et du groupe V (principalement le bore B et le phosphore P) :Le bore et le phosphore agissent comme des dopants naturels qui définissent la conductivité électrique de type P- ou N- du silicium. Si ces éléments fluctuent énormément dans la matière première, cela rend le contrôle de la résistivité électrique pendant la croissance des cristaux monocristallins extrêmement difficile, conduisant à des puissances nominales erratiques dans les cellules solaires finies.
3. Contaminants non-métalliques (carbone C et oxygène O) :Un excès de carbone déclenche la formation de précipités microscopiques de carbure de silicium (SiC) lors de la coulée des lingots. Ces inclusions dures provoquent souvent une rupture du fil diamanté, des fissures sur les plaquettes et des micro-fissures internes lors du découpage à grande vitesse-, réduisant ainsi les taux de rendement mécanique.
Q5 : Comment le silicium métallique contribue-t-il à la structure des coûts de production de panneaux solaires ?
A5:Situé au sommet absolu de la chaîne d’approvisionnement, le silicium métal constitue le principal moteur économique de la transmission des coûts en aval. Bien qu'il n'apparaisse pas sous sa forme métallique brute sur la nomenclature d'un panneau solaire fini, il représente un ratio de consommation rigide d'environ 1,15 à 1,20 kg de silicium métallique par kg de polysilicium raffiné. Par conséquent, son prix de marché influence directement les coûts de fabrication du polysilicium. Lorsque les prix mondiaux du silicium métal augmentent, les coûts du polysilicium augmentent rapidement, entraînant une hausse des prix des tranches, des cellules et des modules. De plus, la pureté de base du silicium métallique affecte physiquement les coûts globaux de fabrication. L'approvisionnement en silicium métallique de faible qualité - et hautement contaminé oblige les raffineries de polysilicium à augmenter les boucles de recyclage par distillation et à prolonger les cycles de traitement chimique. Cela augmente considérablement la consommation d’électricité et de réactifs chimiques, augmentant ainsi le coût de fabrication intégré des panneaux solaires finaux.
Q6 : Quelle est la différence entre le silicium de qualité métallurgique-et le silicium de qualité solaire- ?
A6:Le silicium de qualité-métallurgique et le silicium de qualité solaire-diffèrent considérablement en termes de mesures de pureté, de structures physiques, d'empreintes de fabrication et de prix du marché :
1. Le fossé de la pureté :Le silicium de qualité métallurgique-(MG-Si), généralement appelé silicium métallique standard, maintient un profil de pureté allant de 98,5 % à 99,7 % (pureté d'environ 2N), avec ses impuretés élémentaires mesurées en pourcentages ou en parties pour mille. Le silicium de qualité solaire-(SoG-Si) exige un seuil de pureté minimum de 99,9999 % à 99,999999 % (pureté 6N à 8N+), limitant la présence totale de contaminants strictement à l'échelle ppm ou ppb.
2. Apparence physique et évaluation commerciale :Le silicium métallurgique se présente sous la forme de morceaux métalliques-gris foncés, robustes et fracturés avec des inclusions de scories visibles en surface et des bordures cristallines non-uniformes ; il est commercialisé en vrac, tarifé par tonne métrique (MT). Le silicium de qualité solaire-se présente sous la forme de morceaux denses brillamment brillants, en miroir argenté-ou de perles uniformes et lisses, complètement exemptes de contaminants de surface, et il bénéficie d'une technologie haut de gamme-prix de niveau supérieur.
Q7 : Comment le silicium métallique est-il raffiné en matériaux photovoltaïques ?
A7:Le raffinage du silicium métallique de qualité industrielle-en matériaux photovoltaïques-générant de l'électricité repose à l'échelle mondiale sur des produits chimiques.Processus Siemens modifiéou leNorme de réacteur à lit fluidisé au silane (FBR).
Dans le cadre de la voie Siemens modifiée dominante, le processus commence par la réaction de poudre de silicium métallique broyée avec du gaz HCl fluidisé chaud pour gazéifier chimiquement le silicium solide en trichlorosilane liquide (TCS). Cet intermédiaire chimique passe à travers un ensemble de colonnes de distillation fractionnée qui exploitent de légers différentiels de points d'ébullition pour séparer et purger les chlorures de fer, d'aluminium, de calcium, de bore et de phosphore. Le gaz trichlorosilane ultra-purifié est ensuite mélangé à de l'hydrogène vaporisé de haute-pureté et injecté dans des réacteurs de dépôt Siemens scellés en forme de cloche-. À l'intérieur, des filaments de silicium de haute pureté-transportant du courant-en forme de U-sont chauffés électriquement à 1 100 degrés. Lorsque le mélange gazeux entre en contact avec les tiges chaudes, une réduction chimique précise se produit, déposant des atomes de silicium pur couche par couche. Pendant des centaines d'heures, ces filaments se transforment en structures de tiges de silicium polycristallin épaisses et hyper pures, qui sont ensuite récoltées et décomposées en morceaux de polysilicium propres pour le moulage de plaquettes monocristallines.
Q8 : Pourquoi la demande de silicium métal augmente-t-elle sur les marchés des énergies renouvelables ?
A8:L’expansion mondiale agressive des capacités de production d’énergies renouvelables est le principal catalyseur qui entraîne la demande de silicium métal dans un cycle de croissance structurelle soutenue. Soutenue par les objectifs internationaux de neutralité carbone et les mandats de mise en œuvre de l'Accord de Paris sur le climat, la production d'énergie solaire photovoltaïque est devenue la-source de nouvelle capacité électrique à l'échelle des services publics-qui connaît la croissance la plus rapide dans le monde. Les installations solaires mondiales annuelles continuent de croître à un rythme rapide. De plus, à mesure que l'industrie solaire s'oriente complètement vers des architectures de cellules solaires de type N-à haut rendement (telles que les technologies de cellules TOPCon, HJT et BC), les exigences de pureté pour les tranches de silicium sous-jacentes sont devenues beaucoup plus strictes. Ce développement entraîne directement une demande constante de qualités de silicium métallique de première qualité à faible -impuretés (telles que les 3303 et 2202 de haute -pureté). Parallèlement, la commercialisation de matériaux d'anode composites en silicium-carbone dans les batteries électriques au lithium-ion de prochaine-génération apparaît comme un moteur de demande secondaire à forte-demande de précurseurs de silicium ultra-fins. Cette expansion à double secteur-garantit une demande à long terme-de silicium métallique de haute qualité-sur les marchés mondiaux du stockage d'énergie et des énergies renouvelables.
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