mg-Si

Lexikon der Photovoltaik-Begriffe

mg-Si ist das gebräuchliche Kürzel für metallurgisches Silicium (engl.: metallic grade silicon).

Metallurgisches Silicium ist Silicium (oder in anderer Schreibweise: Silizium) mit einem Reinheitsgrad von 98-99%, das in der Stahlherstellung verwendet werden kann.

Auf vielen Websites wird metallurgisches Silicium mit Ferrosilizium (fe-Si) gleichgesetzt. Das ist falsch (!): Ferrosilizium ist ein Silizium-Eisengemisch (Eisen, lat.: Ferrum, chem. Fe) in veränderlichen Anteilen, bei denen der Eisengehalt bis über 80% betragen kann.

mg-Si in der Photovoltaik

In der photovoltaischen Wertschöpfungskette vom Quarzsand zur Solarzelle ist Silizium mit dem Reinheitsgrad 98-99% – als sogenanntes Rohsilizium – das erste aus Quarzsand gewonnene Vorprodukt des Solarsiliziums (dieses verfügt über einen Reinheitsgrad von 99,9999%).

Da die Reinigungsprozeduren, die vom Rohsilizium zum Solarsilizium führen, finanziell und energetisch extrem aufwendig sind (“Siemensprozess”), wird immer wieder versucht, mg-Si als dirty silicon in der Produktion von Solarzellen einzusetzen und die entstehenden Wirkungsgrad-Verluste von bis zu 2% in Kauf zu nehmen. Bisher haben diese Techniken die industrielle Massenfertigung nicht erreicht.

mg-Si in der Metallurgie

Verwendet wird mg-Si in der Metallurgie vor allem zur sogenannten “Stahlberuhigung”: Die Silicium-Atome Si haben eine hohe Affinität zu Sauerstoffmolekülen O₂, die sie in der erstarrenden Metall-Schlacke zu SiO₂-Molekülen binden.

Silicium wirkt in der Metallherstellung daher desoxidierend (sauerstoffentziehend), vermindert auf diese Weise die Bildung von Gasbläschen im aushärtenden Metall und verhindert die korrisive Bedrohung des Metalls durch den aggressiven Sauerstoff. Der Effekt der Stahlberuhigung ist, dass der Stahl geschmeidiger und alterungsbeständiger wird.

Solarzellen im Zusammenspiel