Panells d'energia
solar fotovoltaica

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Silici - Component de plaques fotovoltaiques

Silici - Component de plaques fotovoltaiques

El silici és un element químic de nombre atòmic 14 i símbol Si. Aquest element químicopertenece al grup IV A de la taula periòdica. J.J.Berzelius 1824 el va aïllar per reducció amb potassi del tetrafluorur de silici (SiF4).

El silici és un component molt untilizado en les plaques fotovoltaiques per les seves propietats de semiconductor. Això vol dir que les seves propietats físiques i químiques són molt favorables per propiciar l'efecte fotovoltaic. L'efecte fotovoltaic és l'efecte que permet tranformar l'energia dels fotons presents en la llum solar en moviment d'electrons, i per tant, energia elèctrica.

Origen del silici

El silici és, després de l'oxigen, l'element més abundant de l'escorça terrestre, de la qual constitueix un 26% en pes. És constituït per una mescla de tres isòtops naturals, estables, amb masses 28 (92,21%), 29 (4,70%) i 30 (3,09%), que determinen un pes atòmic de 28,086. Són també coneguts 05:00 radioisòtops artificials de l'element, amb masses que van de 25 a 32.

El silici és àmpliament difós en la naturalesa, i s'ha detectat la seva presència al Sol, en estrelles i en meteorits. No passa natiu i els seus tipus més importants són les diverses varietats de sílice (SiO2) i els silicats.

Obtenció del silici

L'obtenció del silici es fa per diversos mètodes d'acord amb la finalitat de l'element. El mètode comercial més important consisteix en la reducció de la sílice amb carboni en un forn elèctric. La preparació de silici de puresa elevada (99,7%) és aconseguida per transformació de silici impur en el tetraclorur (SiCl4), volàtil, purificació d'aquest per destil·lació i posterior reducció amb zinc.

El silici per a ús en electrònica és aconseguit per purificació zonal, per eliminar bor, alumini, fòsfor, gal·li, arsènic, indi i antimoni, i posterior obtenció d'un monocristall pel mètode de Czochralski, el qual consisteix en submergir un monocristall de petites dimensions en un bany de silici líquid escalfat a la temperatura de fusió i retirar-lo lentament per provocar el creixement del monocristall.

Normalment, es realitza simultàniament el dopatge del monocristall.

Aspecte i propietats químiques del silici

Què és el silici? El silici elemental cristal·lí és de color grisenc amb llustre metàl·lic, molt dur, amb punts de fusió i ebullició molt elevats, i és un semiconductor intrínsec. La forma amorfa de l'element es presenta en pols marrons, conductores de l'electricitat, que poden ser foses i vaporitzades amb facilitat.

Quant a les propietats químiques, el silici presenta diferències molt notables amb el carboni, primer element del grup IV A, per tenir una electronegativitat molt més petita, que comporta variacions notables en la polaritat de determinats enllaços, una tendència a l'encadenament molt atenuada (no hi ha cadenes de més de sis àtoms de silici), una coordinació màxima de sis, gràcies a l'existència d'orbitals d buits amb energia apropiada, i absència de formació d'enllaços múltiples amb si mateix o amb cap altre element.

La característica química més important del silici és la seva tendència a combinar-se amb l'oxigen per formar estructures polimèriques o discretes en què cada àtom de silici és envoltat per quatre àtoms d'oxigen. Donada la gran energia de l'enllaç Si-O (89,3 kcal / mol), aquestes estructures gaudeixen d'una gran estabilitat.

El silici és essencialment no metàl·lic i la seva reactivitat depèn sobretot del grau de divisió. En forma compacta, es recobreix en l'aire d'una capa superficial d'òxid, mentre que finament dividit s'encén en l'aire amb facilitat. És atacat pel clorur d'hidrogen en calent, amb formació del tetraclorur (SiCl4) i alliberament d'hidrogen, i pel fluorur d'hidrogen en fred, amb formació d'àcid hexafluorosilícico (H2SiF6), i no és atacat pels altres àcids. Es dissol en les bases fortes, amb formació de silicats i alliberament d'hidrogen (Si + 2KOH + H2O & rarr; K2SiO3 + 2H2), i es combina directament amb els halògens i, en calent, amb altres no metalls (silicur).

Donada l'estructura electrònica del silici (3s23p2), actua, anàlogament al carboni, de forma pràcticament exclusiva amb valència 4. Els seus compostos són essencialment covalents i molts gaudeixen d'una importància econòmica notable. Entre els més importants cal esmentar els hidrurs (silà) i els derivats llogats i halogenats dels mateixos, els quals, per hidròlisi, condueixen als silanols, constituents estructurals de les silicones; els halogenurs, com el tetrafluorur (SiF4), que forma un adducte àcid i hexacoordinat amb el fluorur d'hidrogen (H2SiF6), i el tetraclorur (SiCl4), emprat en la preparació de l'element; el diòxid de silici i els seus derivats; els silicurs, anàlegs als carburs; i els compostos binaris amb elements electronegatius (carbur, nitrur), molt durs i de propietats refractàries.

El silici pot ser introduït en l'estructura de tota una gamma de compostos orgànics (sililació), als quals confereix propietats molt interessants. Des del punt de vista biològic, el silici té en alguns casos un paper important, i és el material bàsic per a la construcció de la paret cel·lular de diverses algues (crisofícies, diatomees).

El 1990 es van descobrir macromolècules de silici similars als fulerens de carboni. Va ser un descobriment inesperat ja que es creia que no es podrien fabricar fulerens de silici estables. El problema de la inestabilitat de les xarxes tancades de silici es va solucionar col·locant un àtom metàl·lic central, concretament tungstè.

Una de les formes més estables aconseguides té un conjunt de dotze àtoms de silici que formen una gàbia al voltant d'un àtom de tungstè. Aquesta configuració té l'avantatge que aïlla els efectes químics de l'àtom central, de manera que pot ser molt útil en la captura d'àtoms o en catàlisi.

La respiració continuada de pols de naturalesa silícia ocasiona als humans una malaltia pulmonar greu, la silicosi.

Aplicacions del silici

El silici troba aplicació, en forma elemental, en electrònica per a la fabricació de dispositius semiconductors i cèl·lules fotoelèctriques, i en metal·lúrgia per a la preparació d'acers especials (ferrosilici) i altres aliatges i en la preparació de diversos compostos. En forma composta (silicats, sílice, silicones), gaudeix d'un ús molt general. El silici elemental cristal·lí és de color grisenc amb llustre metàl·lic, molt dur, amb punts de fusió i ebullició molt elevats, i és un semiconductor intrínsec. La forma amorfa de l'element es presenta en pols marrons, conductores del & rsquo; electricitat, que poden ser foses i vaporitzades amb facilitat.

valoración: 3 - votos 6

Última revisió: 8 de novembre de 2016

Tornar