A rota metalúrgica do silício: da extração do quartzo à obtenção do silício de grau fotovoltaico

Abstract

A capacidade mundial de produção de módulos fotovoltaicos está em expansão, pois se apresenta como uma forma limpa e competitiva de geração de energia elétrica. O presente trabalho tem como objetivo apresentar a sequência das etapas envolvidas na produção dos lingotes de silício monocristalino e multicristalino que são utilizados na fabricação das células de silício cristalino. Para atingir este objetivo, o trabalho foi desenvolvido qualitativamente através de revisão bibliográfica, pesquisando sobre as fontes de silício em minerais e silicatos, forma de processamento das lascas de quartzo leitoso, desde sua mineração até a produção dos lingotes. De todos os minerais silicatos, verificou-se que o quartzo, em especial sua variedade leitosa, é o único mineral que atualmente possui viabilidade técnica e econômica para ser utilizado em processos de purificação para obter o silício utilizado na indústria fotovoltaica. Observou-se, também, que as indústrias de purificação do silício possuem uma série de desafios para atender as demandas de silício da indústria fotovoltaica, pois purificar o silício requer a construção de plantas de alto investimento agregado e que levam anos para serem construídas. Além desses altos investimentos, sua operação consome muita energia elétrica, fazendo com que o silício apresente significativos custos na fabricação das células fotovoltaicas.

The world's capacity for photovoltaic module production is expanding because presents itself as a clean and competitive form of electric power generation. In this work, it is presented the mineral resources and mining and its sequence of steps to produce monocrystalline and multicrystalline silicon ingots, used to manufacture of crystalline silicon cells. In order to reach this objective, this work was developed qualitatively through a bibliographical review. It was investigated the sources of silicon in minerals and its forms of processing, from mining to the production of the ingots. Of all the silicates, it was found that quartz, especially its milky variety that is the only mineral that currently has technical and economic viability to be used in the photovoltaic industry. It was also observed that the silicon purification facilities have a number of challenges to meet because purifying silicon requires the construction of plants with high aggregate investment. In addition to these high investments, its operation consumes a lot of electrical energy, causing the silicon to present significant costs in the manufacture of photovoltaic cells.