SILICIO

El silicio es el segundo elemento más abundante en la Tierra después del oxígeno. Sin embargo, la transformación del silicio para su uso en electrónica es un proceso muy complejo, al alcance de muy pocos fabricantes en el mundo. De hecho, la producción de silicio de alta pureza (grados solar y electrónico) se agota mucho antes de su producción. La demanda supera la oferta en un 150 %.

Los ciclos de producción de chips siguen la evolución de la tecnología según la Ley de Moore (el número de transistores en un microprocesador se duplica cada dos años) y, por lo tanto, son muy cortos en comparación con cualquier otro proceso de producción. Las variaciones de costes en cualquier elemento de la cadena, especialmente la logística y la energía, pueden tener un impacto económico significativo y retrasos en el resultado final, lo que puede provocar la pérdida de clientes e incluso el cierre del complejo.

La estrategia de silicio de SONAGRE se basa en el control total de la cadena de producción, desde la transformación del mineral de silicio hasta la fabricación de chips, sin olvidar la integración logística y el control de los costes energéticos, que se obtendrán de los nuevos proyectos de energías renovables de SONAGRE.

Reactor de depósito en fase vapor (CVD)

El proceso de fabricación seleccionado se basa en la obtención de haluros gaseosos a partir del silicio metalúrgico y las impurezas que contiene. Los gases se destilan fraccionadamente y se eliminan los haluros de las impurezas. A partir del haluro de silicio, se obtiene Silicio policristalino con una pureza de hasta 11N mediante un reactor de deposición de vapor (CVD/Reactor Siemens).

El proceso Siemens se utilizó por primera vez para producir silicio de gran pureza en los años 50 en los llamados reactores CVD o de campana a temperaturas de ~1100°C. Aún hoy, es el único proceso que garantiza al 100% la producción de SG-Si con una pureza de 11N.

Su principal inconveniente es el elevado consumo de energía que requiere el proceso.

Esta es la razón principal por la que sólo funcionan nueve fábricas en todo el mundo capaces de alcanzar este nivel de pureza. Por el contrario, una ventaja innegable es que el proceso CVD/Siemens no introduce ningún tipo de contaminación en el medio ambiente más allá del calor residual del proceso, que, además, está destinado a ser utilizado en un ciclo de cogeneración.

El Complejo de Silicio Onubensis se ubicará en la misma parcela donde se ubicará la fábrica de Polisilicio Policristalino Primario, utilizando como materia prima paneles fotovoltaicos obsoletos. La parcela también albergará la planta de fabricación de chips de 3nm.

El Complejo de Silicio Onubensis generará un total de 1.880 empleos directos y 2.650 indirectos.

El consumo energético del complejo es de 2.445,2 GWh anuales, de los cuales 818,4 GWh se generarán mediante cogeneración en el propio complejo y los 1.638,8 GWh restantes se obtendrán de los nuevos proyectos de energías renovables de SONAGRE.

DETALLE UBICACIÓN
Silicios Onubensis
Superficie Bruta Edificios Zonas Verdes
1.180.813 m2 746.928 m2 46.683 m2

 

Producción final por calidad de Si
MG-Si SG-Si EG-Si
17.000 Tm 18.497 Tm 5.721 Tm

 

Empleos
Directos Indirectos
1.880 2.650

 

Energía Anual
Total Cogeneración Nuevos proyectos renovables
2.446 GWh 818 GWh 1.638 GWh

Producción de Silicio Primario Policristalino partiendo de placas fotovoltaicas.

La abundancia de silicio en la naturaleza, por un lado, y la complejidad y el coste del proceso de reutilización, por otro, son las razones por las que las células solares procedentes de paneles solares que han llegado al final de su vida útil o que no han superado los controles de calidad durante su fabricación no se procesan para la reutilización del silicio.

No cabe duda de que el procesamiento para la reutilización aumentaría los costes, bien de la propia célula solar, si se incluyera en su coste de venta, bien del elemento recuperado, si el coste de la reutilización se incluyera en el elemento a reutilizar. Sin embargo, esta falta de reutilización del silicio solar hace que, en realidad, la energía obtenida a través de células solares no procedentes de la reutilización o no programadas para la reutilización no pueda considerarse energía renovable, ya que vulnera las Directrices de Economía Circular.

SONAGRE apuesta por introducir en el mercado un nuevo formato de silicio primario policristalino (PP-Si) trazable en origen como producto de Economía Circular certificado según los principios de la CEPE. Este «nuevo» material puede utilizarse para fabricar nuevas células solares, cuya producción energética, en ese caso, podría considerarse energía renovable.

Para la producción de PP-Si a partir de células solares se utilizará una variante de los hornos de inducción de atmósfera controlada con gas argón que se emplean en el complejo Silicios Onubensis para la producción de barras de silicio de calidad solar. Los hornos de procesado serán más grandes y están diseñados teniendo en cuenta que la materia prima, en este caso, contiene cobre, plata y polímeros (los otros componentes de la célula solar). Las diferentes densidades de los metales y otros componentes permiten la separación por decantación y flotación, utilizando tres pozos en tres niveles diferentes.

El silicio policristalino primario se extraerá del pozo central. De los otros dos pozos se extraerán diferentes amalgamas de silicio con dos tipos de mezclas diferentes. Estas amalgamas se retirarán del ciclo de producción para ser reprocesadas en la planta metalúrgica de silicio del mismo complejo. El silicio policristalino primario (PP-Si) resultante se solidifica directamente en barras, que se muelen hasta alcanzar unas medidas estándar de 156 x 156 mm x 180 µm. Con estas barras se obtienen obleas, que se utilizan para fabricar nuevas células solares que, en última instancia, se instalarán en paneles fotovoltaicos que cumplan las directrices de la CEPE.

La planta de fabricación de PP-Si a partir de células de silicio de paneles fotovoltaicos es la fase final de la reutilización de paneles solares obsoletos. La planta dispondrá de diez módulos, cada uno con dos hornos de inducción, donde se procesarán las 377.510 toneladas de silicio de grado solar contenido en las células solares. Estas 377.510 toneladas de paneles solares preprocesados en origen producirán 330.000 toneladas de silicio policristalino primario al año. Para la ubicación de su Complejo de Silicio Primario Policristalino, SONAGRE ha seleccionado la misma parcela que albergará también el Complejo de Silicios Onubensis y la planta de fabricación de chips de 3nm.

DETALLE UBICACIÓN
Silicio Policristalino Primario Onubensis
Superficie Bruta Edificios Zonas Verdes
847.770 m2 413.885 m2 276.275 m2

 

Producción
Fuente procesada SG-Si procesado PP-Si producido
10.000.000 Tm 377.510 Tm 330.000 Tm

 

Empleos
Directos Indirectos
1.600 2.100

 

Energía Anual
Total Fuente
2.232 GWh Nuevos proyectos renovables

Producción de silicio de grado metalúrgico, solar y electrónico

SONAGRE necesita 5.721 toneladas anuales de silicio de grado electrónico (EG-Si) para sus fábricas de chips de 3nm (Onubensis Chips). El EG-Si es un silicio monocristalino con una pureza de 11N. El complejo Onubensis Silicon está diseñado para producir la cantidad necesaria de EG-Si y también 18.497 toneladas de silicio de grado solar (SG-Si), silicio policristalino y monocristalino con una pureza entre 6N y 9N.

No existe ningún proceso que garantice la producción de silicio con estos niveles de pureza a partir de roca de cuarzo, por lo que es necesario obtener primero silicio metalúrgico (MG-Si) con una pureza de 2N. La planta de MG-Si producirá 50.000 t al año, de las cuales 25.113 t se destinarán a la producción de silicio de grado solar (SG-Si) y 7.887 t a la producción de silicio de grado electrónico (EG-Si). La producción de EG-Si se destinará íntegramente al autoconsumo en las fábricas de chips, y la producción de SG-Si y las 17.000 t restantes de MG-Si se venderán a terceros.

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