¿Cómo se funde el polisilicio?
El polisilicio es un material muy importante con una amplia gama de aplicaciones en optoelectrónica, semiconductores, energía solar y otros campos. El proceso de fundición del polisilicio juega un papel crucial en su calidad y rendimiento. A continuación se describe el proceso de fundición del polisilicio.
La principal materia prima para el polisilicio es el dióxido de silicio (SiO2). Primero, el dióxido de silicio se somete a una reacción de reducción para convertirlo en silicio bruto. Típicamente, el dióxido de silicio y el polvo de carbono se reducen en un horno de alta temperatura para eliminar los óxidos del dióxido de silicio, lo que resulta en silicio bruto. Luego, el refinado posterior produce silicio policristalino de alta pureza.
El silicio policristalino se funde típicamente utilizando fusión por arco o fusión en fase vapor. La fusión por arco implica fundir el silicio bruto en un horno de arco eléctrico, un dispositivo que utiliza electricidad para calentar materiales altamente conductores a altas temperaturas, lo que provoca su fusión. Durante el proceso de fusión por arco, el silicio bruto se funde por calentamiento, luego se enfría y solidifica gradualmente en cristales de silicio policristalino. Durante el proceso de cristalización, las impurezas en los cristales se pueden minimizar mediante agitación y extracción de cristales, lo que da como resultado silicio policristalino de alta pureza.
La fusión en fase vapor de silicio policristalino implica la reacción de un gas que contiene silicio (generalmente cloruro de silicio SiCl₄) con hidrógeno a altas temperaturas para formar silicio. Al controlar la temperatura y el flujo de gas, los trozos de silicio se depositan gradualmente sobre un sustrato, formando finalmente un único cristal de silicio policristalino.
Otro método es fundir el polisilicio utilizando un proceso de solución. Esto implica colocar silicio bruto en una solución de hidróxido de sodio, lo que provoca una reacción química a alta temperatura para producir polisilicio.
Durante el proceso de fundición de polisilicio, el control cuidadoso de la temperatura de reacción, la atmósfera, el tiempo de reacción, la velocidad de reacción y los parámetros de proceso correspondientes es crucial para garantizar que el polisilicio resultante cumpla con todos los requisitos y especificaciones técnicas. Además, el mantenimiento y la conservación de los equipos de producción son esenciales para garantizar la estabilidad del proceso y la consistencia de los parámetros del proceso.
En general, el proceso de fundición de polisilicio es un sistema complejo que involucra energía integrada, materiales y control de procesos. La optimización integral de los equipos y la tecnología es esencial para producir productos de polisilicio de alta calidad y alta pureza.