La silice est la forme minérale du silicium, l’élément le plus abondant sur Terre après l’oxygène. Elle est utilisée dans de nombreux domaines, en particulier dans la fabrication des cellules photovoltaïques. Elle entre aussi dans la fabrication d’autres produits à haute valeur ajoutée. Quelle est la définition de la silice ? Quels sont ses différents usages possibles ?
La silice désigne la forme naturelle du dioxyde de silicium, ou anhydride silicique, qui a pour formule chimique SiO2. C’est un élément très dur présent en abondance dans la croûte terrestre. On retrouve ce minéral dans les roches métamorphiques comme le quartz, dans les roches magmatiques, le silex, etc. Mais la silice est surtout extraite des roches sédimentaires comme le sable. Elle sert de matière première pour la production de silicium, mais aussi pour fabriquer du verre.
Il existe deux formes principales de l’élément Si : la silice cristalline, et la silice amorphe. La silice peut être mélangée artificiellement avec d’autres composés chimiques ou minéraux. Cela permet de créer divers types de matériaux synthétiques et des alliages métalliques. On peut citer le verre, les silicones, la céramique, le gel de silice, le verre de quartz ou encore la silice pyrogénée.
À l’état naturel, le mélange de silice avec d’autres composés minéraux, tels que le calcium ou le magnésium, forme des silicates. Ceux-ci sont présents en très grande quantité dans l’écorce terrestre.
La silice cristalline est la forme cristallisée du dioxyde de silicium. Elle peut être naturelle, à l’exemple du quartz qui est une pierre dite siliceuse. Il existe aussi des formes artificielles de silice cristalline, comme les variétés de quartz synthétique de haute qualité. C’est le cas de la cristobalite, qui est élaborée en chauffant du quartz à très haute température et en le mélangeant avec d’autres matériaux.
La silice amorphe correspond à la forme non-cristallisée du dioxyde de silicium. Elle se distingue par sa structure dans laquelle les atomes sont désordonnés. La silice amorphe peut être déposée en couches minces sur un substrat pour fabriquer des cellules photovoltaïques. Mais il est nécessaire d’utiliser du dioxyde de silicium amorphe hydrogéné afin d’obtenir des propriétés semi-conductrices.
D’autres formes de silice amorphe sont utilisées dans certaines industries, comme le gel de silice qui trouve une multitude d’applications. S’il est possible de créer de la silice amorphe artificielle, elle existe aussi sous forme naturelle, comme la terre de diatomée.
La silice trouve de nombreuses applications. Elle entre dans la fabrication du verre, notamment celui utilisé dans le domaine de l’optique. Elle est également utilisée pour fabriquer des composants électroniques tels que les cellules photovoltaïques, les puces électroniques, etc. Les silicones, matériaux très répandus, sont également élaborés à partir de la silice. Ce sont des polymères se présentant sous forme de gomme, de gel, d’huiles, etc.
La plaquette de silicium est l’élément de base des cellules photovoltaïques, qui constituent elles-mêmes le cœur des panneaux solaires photovoltaïques. Leur production nécessite plusieurs étapes.
La première consiste à extraire le dioxyde de silice des roches siliceuses. La seconde étape correspond à la fabrication du dioxyde de silicium de grade solaire. D’autres procédés permettent d’obtenir du silicium de grade électronique.
L’obtention du silicium de grade métallurgique, ou silicium MG (metal grade), constitue la première étape du processus de production des cellules photovoltaïques.
La seconde étape du processus de fabrication des cellules solaires consiste à obtenir une forme cristallisée du silicium de grade métallurgique. Pour cela, on utilise le procédé Siemens.
La silice est largement utilisée pour la production de verre, notamment en raison de sa grande dureté et de sa transparence. Dans ce processus, la silice est principalement extraite du sable.
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