Desenvolvimento de processo para obten??o e caracteriza??o de clorossilanos a partir de sil?cio metal?rgico.

Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia de Materiais. Rede Tem?tica em Engenharia de Materiais, Pr?-Reitoria de Pesquisa e P?s-Gradua??o, Universidade Federal de Ouro Preto. ; O sil?cio ? o material normalmente empregado na constru??o de c?lulas fotovoltaicas, que convertem a luz solar em energia el?trica. Para que o sil?cio seja usado com este fim, ele deve possuir impurezas com limites baix?ssimos, da ordem de ppba (parte por bilh?o at?mico). Ap?s dezenas de tentativas, constatou-se que somente os m?todos qu?micos podem levar a uma pureza t?o grande. O processo de purifica??o do sil?cio inclui as etapas: redu??o do quartzo em sil?cio metal?rgico; a clora??o do sil?cio; a purifica??o dos clorossilanos gerados e a produ??o do sil?cio grau solar pela redu??o dos clorossilanos. O processo de redu??o do quartzo ? praticado por cerca de uma dezena de empresas brasileiras, que det?m cerca de 30% do mercado mundial. As outras etapas n?o s?o praticadas por falta de tecnologia. O mercado remunera em cerca de um d?lar o sil?cio metal?rgico nacional obtido a partir de tr?s quilos de quartzo mineral atrav?s de um processo eletro-intensivo. Por outro lado, o sil?cio com alta pureza ? cotado acima de cem d?lares o quilo, provocando uma enorme evas?o de riquezas brasileiras para manuten??o da ind?stria eletroeletr?nica e, mais recentemente, a fotovoltaica, estimadas em mais de oito bilh?es de d?lares por ano. Por essa raz?o torna-se adequado o Brasil buscar obter a tecnologia de produ??o de sil?cio grau solar n?o apenas para inverter sua balan?a comercial como para obter uma nova fonte de energia tendo em vista que os recursos hoje utilizados n?o existir?o eternamente. O presente trabalho constitui-se no desenvolvimento da etapa de clora??o de sil?cio metal?rgico com vistas ? obten??o de clorossilanos com alto rendimento, pureza e um custo competitivo, atrav?s da clora??o do sil?cio utilizando cloreto de hidrog?nio anidro. O cloreto de hidrog?nio anidro foi obtido secando-se ?cido clor?drico comercial concentrado a quente utilizando ?cido sulf?rico como agente secante e borbulhamento de arg?nio para agita??o da mistura ?cida. O cloreto de hidrog?nio assim produzido foi imediatamente conduzido ao reator onde ocorreu a forma??o de uma mistura constitu?da principalmente por triclorosilano e tretracloreto de sil?cio. Os clorossilanos foram obtidos na fase gasosa, sendo conduzidos por condensadores resfriados por uma mistura de ?gua e etileno glicol e foram recolhidos e armazenados no estado l?quido. Esse objetivo foi alcan?ado gerando como resultado uma mistura de aproximadamente 60% triclorossilano e 40% tetracloreto de sil?cio que foram analisados utilizando m?todos qu?micos. Os clorossilanos s?o produzidos com a finalidade de serem purificados e posteriormente reduzidos, a fim de se obter sil?cio grau solar para confec??o de c?lulas fotovoltaicas. ; Silicon is a widely used material in the construction of photovoltaic cells. These cells convert solar light into electric energy. For this purpose, highly pure silicon is required and the impurity limit is within the atomic part per billion (appb) range. After dozens of tries, it was noticed that only chemical methods could produce such a highly pure material. The purification process of silicon comprises reduction of quartz to metallurgic silicon, chlorination of silicon, purification of chlorosilanes produced, and production of hyper pure silicon through reduction of chlorosilanes. The reduction process of quartz is employed for about ten Brazilian industries that hold 30 % of the world market. The other steps are not performed by these industries due to lack of technology. The market pays about one dollar for national metallurgic silicon obtained from three kilos of mineral quartz using an electrointensive process. On the other hand, solar degree silicon worths over one hundred dollars a kilo. Thus, in a wide perspective, it is a source of Brazilian wealth evasion to electronic monitoring industry, and more recently photovoltaic industry, which is estimated in over eight billion dollars per year. For this reason would be adequate Brazil seek to obtain technology for production solar degree silicon to invert his commercial balance and obtain a new source energy look upon the resource today made use don?t exist eternity. The scope of the present work is the development of metallurgic silicon chlorination technology making use of dry hydrogen chloride. The dry hydrogen chloride was obtained drying hydrochloric acid utilizing sulfuric acid and argon to agitate the mixture. The hydrogen chloride obtained was guided the reactor with the purpose of obtaining high yield and purity chlorosilanes. The chlorosilane was obtained gaseous estate and cooled by mixture of water and ethylene glycol and it was store in liquid state. Competitive costs through silicon chlorination utilizing hydrogen chloride that formation a trichlorosilane and silicon tetrachloride mixture. This purpose was obtained generating a result 60% to 70% trichlorosilane and 30% to 40% silicon tetrachloride approximately that was analyzed by chemistry methods. The chlorosilanes was obtained to purify and reduction to obtain solar degree silicon from production photovoltaic cells.