Le silicium (Si) est défini comme matière première critique (MRC) par l’Union européenne depuis 2014, en raison de son risque d’approvisionnement élevé et de son importance économique. Le silicium a une grande importance économique dans l’UE en raison de sa présence irremplaçable dans de nombreux produits dont dépend notre société. Les panneaux solaires en font partie. Décryptage !
La demande de silicium dans les applications solaires a connu une croissance rapide au cours des deux dernières décennies. À l’heure actuelle, la production de silicium et de panneaux solaires représente un processus à forte intensité de carbone et d’énergie, qui produit plusieurs sous-produits et déchets de faible valeur. Ainsi, un déplacement de la production de déchets et des émissions de carbone vers la circularité est nécessaire pour créer une industrie durable.
Ces derniers mois, les partenaires du projet RÉSiLEX (voir encadré) ont travaillé dur pour tester une nouvelle façon de produire du silicium. Le nouveau procédé développé consiste en une réduction aluminothermique durable et sans carbone de silicates fondus (oxyde fondu) par des déchets d’aluminium. Celui-ci sera réglé et optimisé pour la production de Si pur adapté aux applications d’énergie solaire et de batteries etc.
Quels sont les ingrédients ?
Lors du sciage de lingots de silicium en très fines tranches, à l’aide d’un fil diamanté, environ 40 % du matériau est perdu sous forme de micro-pièces de silicium. Ces déchets sont évacués par un liquide de sciage créant une boue. Le boues cristallisées sont appelées « kerf » et sont composées de silicium ultra pur. Pendant le raffinage et la fusion du silicium, il reste des résidus qui prennent le nom de « scories ». Bien qu’il s’agisse d’un résidu, il dispose toujours d’une teneur considérable en silicium. Kerf, quartz et alliage de silicium obtenus par réduction aluminothermique du liquide fondu silicates (oxyde fondu), par des déchets d’aluminium ou les scories, sont insérées dans le four pour la fusion.
Une fois le processus terminé et les scories retirées, le silicium obtenu présente un taux de pureté de 98,91%.
Une pureté de 99,86 % atteinte
À la NTNU (Université norvégienne des sciences et Technologie), une recherche sur les techniques de purification ultérieure du produit acquis a également été menée. Par solidification directionnelle du Si, une méthode de raffinage basée sur la répartition des impuretés entre les solides et du métal liquide, une pureté de 99,86 % était atteinte. Dans les mois à venir, le CEA, partenaire de RÉSiLEX, réalisera des tests complémentaires pour évaluer l’adéquation des déchets à la production de cellules solaires et de batteries Li-ion. Ce sera un une avancée majeure pour rendre la chaîne de valeur européenne plus circulaire et durable.
Quid de RÉSiLEX ?
En anglais, l’acronyme de RÉSiLEX donne « Resilient Enhancement for the Silicon Industry Leveraging the European Matrix » que l’on pourrait traduire par une amélioration de la résilience pour l’industrie du silicium tout en tirant parti de la matrice européenne. RÉSiLEX est un projet Horizon Europe dont l’objectif principal est d’améliorer la résilience et la durabilité de la chaîne de valeur des matières premières critiques en Europe. Afin d’atteindre ce résultat, le projet vise à démontrer huit solutions innovantes technologiques et commerciales axées sur l’industrie couvrant l’ensemble de la chaîne de valeur du silicium.
