Silicium : découvrez tout ce qu’il faut savoir sur ce matériau semi-conducteur

Le silicium est un matériau semi-conducteur qui trouve de nombreux usages, notamment dans le domaine de l’électronique et du photovoltaïque. Il compose le cœur des panneaux solaires photovoltaïques, qui transforment la lumière du soleil en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Quelles sont les caractéristiques du silicium ? Comment est-il produit ? Découvrez l’essentiel à savoir sur le silicium.

• Le silicium est le deuxième élément le plus abondant dans la nature ;
• Il existe sous forme de composés, tels que le dioxyde de silicium et les silicates ;
• Il est largement utilisé dans le domaine de l’électronique et de l’informatique, essentiellement pour fabriquer des puces et des transistors.
• Le silicium entre aussi dans la fabrication des cellules solaires, qui constituent le cœur des panneaux photovoltaïques.

Définition du silicium

Le silicium est un élément chimique ayant pour symbole Si et comme numéro atomique le 14. C’est un métalloïde qui n’existe pas à l’état libre dans la nature.

On le retrouve sous forme de composés, comme le dioxyde de silicium (SiO₂), aussi appelé silice, et les silicates. Cela en fait le deuxième élément le plus abondant dans la nature après l’oxygène. Il est par exemple extrait du sable siliceux, du quartz ou encore de la kaolinite.

Le silicium : un matériau semi-conducteur

Le silicium est doté d’une conductivité électrique, mais plus faible que celle des métaux. C’est ce qui en fait un matériau semi-conducteur. Cette caractéristique permet de l’utiliser dans des domaines de pointe comme l’électronique et le photovoltaïque.

Il est utilisé pour fabriquer des transistors, des puces électroniques et informatiques, mais aussi des cellules solaires, grâce au procédé de la gravure.

Les différents usages du silicium

Mélangé à d’autres composés chimiques ou après avoir subi un procédé de transformation, le silicium permet de produire une multitude de matériaux. Parmi les plus connus, figurent le verre, la céramique, ou encore le silicone pour ne citer que ces exemples. Le silicium constitue également le matériau de base pour la fabrication des cellules solaires, aussi appelées cellules photovoltaïques.

Rôle du silicium dans les panneaux solaires photovoltaïques

Le silicium est le matériau qui forme les cellules des panneaux solaires photovoltaïques. Ses propriétés semi-conductrices lui permettent de transformer la lumière du soleil en électricité grâce à l’effet photovoltaïque, ou effet photoélectrique.

Il peut être de type monocristallin ou polycristallin. Pour renforcer ses propriétés électriques, la plaquette de silicium est dopée avec d’autres éléments chimiques.

Un panneau monocristallin se compose de cellules solaires issues d’un seul cristal de silicium. À l’inverse, le panneau polycristallin est constituée de cellules solaires fabriquées à partir de plusieurs cristaux de silicium.

Purification du silicium

Avant de pouvoir être utilisé pour produire des modules photovoltaïques, le silicium subit plusieurs processus de transformation. Il est d’abord extrait du sable ou d’une roche riche en silice.

Une fois extraite, la silice est chauffée à haute température pour obtenir du silicium de grade métallurgique. Celui-ci subit ensuite un procédé de purification pour obtenir une pureté d’au moins 99,9999%. On obtient alors du silicium de grade solaire, qui est utilisé pour la fabrication des lingots de silicium.

Le procédé dépend du type de silicium. La production du silicium monocristallin demande un processus plus complexe et plus long.

Les aspects négatifs du silicium

Le silicium ne peut pas être utilisé comme tel dans l’industrie photovoltaïque ou électronique. Il nécessite des procédés de transformation et de purification qui sont source d’émissions de dioxyde de carbone et énergivores.