1. Kompozycja i czystość
Silikon metaliczny (silikon klasy metalurgicznej, MG-SI):
Kompozycja: Przede wszystkim elementarny krzem (si) z~ 98–99% czystość.
Zanieczyszczenia: Zawiera śladowe ilości żelaza (Fe), aluminium (AL), wapnia (CA) i innych elementów z surowców.
Uwaga: Czasami nazywany „krzemionem luzem” lub „ferroceliconem” (jeśli jest on stopem z żelazem), ale ściśle mówiąc, Mg-Si nie jest stopem, chyba że określono (np. FESI).
Polysilicon (polikrystaliczny krzem):
Kompozycja: Silikon ultra-wysokiej czystości (99.9999%+, Często 9n do 11n czystości).
Zanieczyszczenia: Nieistotne zanieczyszczenia (usunięcie metali, tlenu i węgla ma kluczowe znaczenie).
Struktura: Polikrystaliczny (wiele małych kryształów krzemowych), w przeciwieństwie do monokrystalicznego krzemu stosowanego w niektórych elektronikach.
2. Proces produkcyjny
Metaliczny krzem (MG-SI):
Wyprodukowane przezRedukcja karbotermicznaKrzemionki (kwarc) w elektrycznych piecach łukowych.
Surowce: krzemionka (SiO₂) + węgiel (koks/węgiel drzewny).
Powoduje kruchość, stały silikonowy guzek o czystości ~ 98–99%.
Polysilicon:
Pochodzący zRafinacja Mg-SiPoprzez zaawansowane procesy, takie jakProces SiemensLub reaktor złoża fluidalnego (FBR).
Mg-Si jest oczyszczany przez rozkładanie lotnych związków krzemu (np. Trichlorosilan) i ponowne rozpoznanie ultra-pure polikrystalicznego krzemu.
3. Właściwości fizyczne
| Własność | Metaliczny krzem (MG-SI) | Polysilicon |
|---|---|---|
| Czystość | 98–99% SI (klasa przemysłowa) | 99,9999%+ SI (ultra-wysoka czystość) |
| Struktura | Guzki lub wlewki (mogą być polikrystaliczne) | Polikrystaliczne granulki lub kawałki |
| Powierzchnia | Niski | Wysoka (ze względu na formę ziarnistą) |
4. Zastosowania
Metaliczny krzem (MG-SI):
Steelmaking: Używany jakoDeoksyzatorAby usunąć tlen z stopionej stali.
Stopy: Komponent w stopach aluminium (np. Al-Si dla części samochodowych) i stopach magnezu.
Odlewnie: Zwiększa płynność odlewania i zapobiega tworzeniu się żużla.
Prekursor dla polisilicon: MG-SI jest udoskonalany do polisilicon do zaawansowanych technologii.
Polysilicon:
Panele słoneczne: Podstawowy surowiec dlaKomórki fotowoltaiczne(Energia słoneczna).
Półprzewodniki: Służy do produkcji IC, mikroczipów i krzem klasy słonecznej.
Zaawansowana elektronika: Gatunki o wysokiej czystości dla zaawansowanych zastosowań, takich jak kosmiczne ogniwa słoneczne.
5. Koszt i rynek
Metaliczny krzem (MG-SI):
Tańsze do wytworzenia z powodu niższych wymagań czystości.
Ceny wpływające na dostępność rudy żelaza i kwarcu.
Polysilicon:
Kosztowy z powodu energochłonnego oczyszczania (np. Proces Siemens).
Rynek napędzany zapotrzebowaniem na energię słoneczną i produkcją półprzewodników.
6. Podsumowanie różnic
| Aspekt | Metaliczny krzem (MG-SI) | Polysilicon |
|---|---|---|
| Czystość | Klasa przemysłowa (~ 98–99% SI) | Ultra-high purity (>99,9999% SI) |
| Struktura | Bulszowe grudki/wlewki | Ziarnisty, polikrystaliczny |
| Zastosowanie końcowe | Stal, stopy, odlewanie | Panele słoneczne, półprzewodniki |
| Produkcja | Prosta redukcja karbotermiczna | Zaawansowane oczyszczenie MG-SI |
