Silicio de calidad solar: tecnología de vanguardia
A continuación, se presentan las distintas alternativas de producción de SoG-Si. Todas ellas se han recogido y presentado desde el 2004 en las Conferencias sobre Silicio Solar. Estas conferencias las organiza anualmente la revista Photon International en Múnich, a raíz de la preocupación creciente por la escasez de polisilicio. Hasta ahora, ninguna de estas alternativas ha conseguido llegar a la etapa de producción, aunque algunas se encuentran cerca.
Reactor de lecho fluidizado
Wacker Chemie, Hemlock y Solar Grade Silicon proponen un reactor de lecho fluidizado. Este consiste en un tubo de cuarzo en el que se introduce triclorosilano (Wacker, Hemlock) o silano (SGS) por la parte inferior, junto con hidrógeno. El gas pasa a través de un lecho de partículas de silicio sobre las que ocurre el depósito, dando así partículas de tamaño mayor. Alcanzado cierto tamaño, las partículas son demasiado pesadas y caen al suelo, pudiendo ser retiradas. Este proceso no solamente utiliza una cantidad de energía mucho menor que el Siemens, sino que además puede realizarse de forma continua.
Reactor de tubo
Joint Solar Silicon GmbH & Co. KG (JSSI) presenta un reactor similar al Siemens, cuyas diferencias son: a.) el silicio se deposita en un cilindro hueco de silicio en lugar de varillas; b.) se utiliza silano en lugar de triclorosilano, y por tanto la temperatura del proceso puede limitarse a 800 °C.
Depósito de vapor a líquido
Tokuyama Corporation propone su proceso VLD (Vapour to Liquid Deposition). En un reactor se calienta un tubo de grafito a 1500 °C, por encima del punto de fusión del silicio. Se alimentan triclorosilano e hidrógeno por la parte superior. El silicio se deposita en las paredes de grafito en forma líquida. Por tanto, gotea en el suelo del reactor, donde solidifica en granulados y puede recogerse. El mayor gasto energético con respecto al reactor Siemens compensa por la velocidad de depósito 10 veces mayor.
Reducción con Zn
Chisso Corporation y el gobierno japonés investigan un proceso a partir de la reducción de tetracloruro de silicio (SiCl4) con vapor de zinc (Zn). Se forma cloruro de cinc y silicio. Esta alternativa se desechó en los años 1980 por Bayer AG ya que no se podían eliminar trazas de metales residuales. Chisso asegura que sus impurezas metálicas se encuentran en un nivel aceptable.
Alternativas metalúrgicas
También se han realizado grandes esfuerzos en conseguir SoG-Si evitando el paso energéticamente costoso del uso de triclorosilano, silano o tetraclorosilano, y el posterior depósito en Siemens o similares.
Elkem purifica mg-Si en tres pasos de refino relativamente simples, pirometalúrgico, hidrometalúrgico, y de limpieza, con un consumo de solo el 20 al 25 % de la energía utilizada en la ruta Siemens. Junto con la Universidad de Constanza, han conseguido eficiencias de célula solo medio punto por debajo de las células comerciales.
Apollon Solar SAS y el laboratorio nacional de investigación francés CNRS purifican Mg-Si con un plasma. Se han conseguido células solares de un 11,7 % de eficiencia.
Otra alternativa metalúrgica es producir mg-Si con cuarzo y carbón negro tan puros que no sea necesario refinarlo más. Hay dos trabajos en paralelo: uno es el de la Universidad Nacional Técnica de Kazakh en Almaty, Kazajistán. El otro es el proyecto SOLSILC, financiado por la Comisión Europea. Las células solares fabricadas con este material han obtenido eficiencias de momento relativamente bajas. 28 por ciento de este material ya no existe.
Fuente: Wikipedia