Refino de silício por solidificação direcional. - Oliveira, Theógenes Silva de (2008)
A demanda do silício de grau solar (SiGS) utilizado na indústria fotovoltaica cresce atualmente em uma média de 35% ao ano e a projeção para a próxima década é de constante crescimento. Entretanto, a disponibilidade de matéria-prima para a produção do SiGS não tem crescido na mesma taxa, resultando em uma elevação de seu custo. Logo, a obtenção de rotas alternativas menos onerosas para a produção do SiGS torna-se crucial, principalmente sendo o Brasil o 3o maior produtor mundial de silício de grau metalúrgico. Tendo como objetivo a purificação do silício, o presente trabalho de pesquisa apresenta um estudo detalhado da solidificação direcional do silício, que é uma das etapas utilizadas em todas as rotas alternativas atualmente pesquisadas com o objetivo de purificação. Este estudo foi realizado em um forno do tipo Bridgman vertical, onde o silício líquido contido em um molde foi extraído da região quente do forno, resultando em uma solidificação direcional controlada e ascendente. Dois tipos de silício foram escolhidos como material de entrada para o processo de refino: o silício de grau metalúrgico e o silício de grau metalúrgico pré-refinado por lixiviação. Quatro velocidades de extração do molde entre 5 a 110 mm/s foram empregadas nos ensaios. A macrossegregação de impurezas nos lingotes obtidos foi medida através de análises químicas e a estrutura metalúrgica observada através de macro e micrografias. Os lingotes solidificados com menor velocidade de extração, onde se observa evidências de uma interface sólido-líquido plana, apresentam um grau de refino superior aos de maior velocidade, que mostram evidências de uma interface celular ou dendrítica. As análises químicas mostram que, após a solidificação direcional, os teores de Fe, Al, Cr e Ti medidos nas regiões da base e central dos lingotes atingem níveis especificados para o SiGS por alguns autores.