Reduction of the content of harmful impurities during technical silicon melting using the filtering method

Reducción del contenido de impurezas nocivas durante la fusión del silicio técnico mediante el método de filtrado

En el artículo se analiza el método de filtración de la limpieza del silicio, la posibilidad de separación mecánica de las inclusiones, el efecto de los fenómenos capilares, la humectabilidad del material filtrante en la eficacia de la limpieza del silicio de las impurezas. También se consideran las ventajas de los filtros granulares a granel que consisten en elementos grumosos o granulados. Se describen los métodos de obtención de elementos filtrantes, las funciones que desempeñan los filtros dependiendo de su tipo. Se presentan los resultados de análisis obtenidos en el refinamiento de filtros de silicio que muestran el impacto de los diferentes materiales de los filtros en el contenido de impurezas.

INTRODUCCIÓN

Según la UNESCO [1], el 75% de la población de los países en desarrollo sólo representa el 25% del consumo mundial de energía. Más de dos mil millones de personas de estos países viven sin electricidad [2].

Al mismo tiempo, el flujo solar que incide sobre la Tierra es una fuente casi inagotable de calor y luz. La cantidad de energía solar suministrada a la Tierra es de 3*1 024 J/kg, lo que supera con creces la cantidad de todas las reservas mundiales de petróleo, gas, carbón, uranio y otros recursos energéticos (4,3*1022 J) [3]. Por lo tanto, el problema de la conversión de la energía solar está cobrando actualidad. Utilizar incluso una pequeña fracción de la energía solar permite resolver los problemas energéticos de la Tierra. Esta forma de resolver el problema energético es muy atractiva porque es ecológicamente segura y no requiere largos ciclos de calentamiento ni mecanismos de rotación como turbinas y generadores de alta presión.

Entre la amplia clase de materiales semiconductores utilizados en la energía solar, la posición de liderazgo corresponde a las películas de silicio cristalino [4]; además, mantendrá esta posición de liderazgo en un futuro próximo [5]. En la actualidad, otros tipos de células solares representan menos del 10 % de los productos fabricados [6]. El continuo aumento de la producción de módulos fotovoltaicos ha provocado una escasez de silicio como principal material para su producción. En la actualidad, se utiliza silicio de tres fuentes para la producción de células solares. La primera fuente es el silicio semiconductor fuera de grado (chatarra), una materia prima tradicional para la energía solar. La cantidad de chatarra en el mercado es limitada y supone unas 3.000 toneladas. La segunda fuente es el monosilicio y el multisilicio obtenidos del polisilicio para la industria de semiconductores.