Silicium - veelzijdig tegen wil en dank
Bastienne Wentzel

1 april 2016, Chemische Feitelijkheden

Al twee miljoen jaar geleden maakten mensachtigen gereedschap van vuursteen, dat bestaat uit een verbinding van het element silicium. Glas, dat is gemaakt van hetzelfde materiaal, namelijk siliciumdioxide, is al sinds de Egyptenaren bekend en bemind. Glas bestaat er in zoveel vormen dat het niet weg te denken is uit onze samenleving, van tafelwaren tot ruiten en laboratoriumglas tot isolatiemateriaal. Het materiaal heeft de meest uiteenlopende eigenschappen, allemaal voortkomend uit kleine toevoegingen van andere elementen aan siliciumdioxide.

 
Zuiver silicium is net als broertje koolstof een metalloïde, een materiaal met zowel eigenschappen van een metaal als een niet-metaal. Het wordt veel gebruikt in de staalindustrie. Daarnaast vind je silicium in zijn meest zuivere vorm in de elektronica en vooral in zonnecellen. Silicium is een halfgeleider: met behulp van een spanning of licht kun je de geleiding aan of uit zetten. Daarmee kun je een elektronische schakeling maken voor in de pc of mobieltje, of een zonnecel. Net als bij glas zorgt een heel klein beetje van een ander element gemengd met het silicium voor halfgeleiders voor een verandering van de eigenschappen van het materiaal. In elektronica is dat desastreus voor de prestaties van de chip of zonnecel. Silicium voor halfgeleiders moet dus extreem zuiver zijn. Eén verkeerd atoom op de biljoen (1000 miljard) is soms al te veel. Rigoureuze zuiveringsmethoden zijn hiervoor ontwikkeld. Uit recent onderzoek blijkt dat voor zonnecellen de zuiverheid iets minder kritisch is. Maximaal een op de miljoen onzuiverheden is goed genoeg, mits het niet om hardnekkige vervuilingen gaat. Daarmee kunnen de productiemethoden iets goedkoper worden dan voor chips en wordt zonnestroom steeds rendabeler.

 
In deze Chemische Feitelijkheid De Context: Van gorillaglas tot glasvezelkabel. Glas is al duizenden jaren bekend. Wat maakt deze siliciumverbinding zo bijzonder?
De BasisElement met een eigen karakter. Silicium lijkt wel op koolstof, maar heeft zijn eigen-aardigheden. Welke zijn dat?
De Diepte: Zuiver geschikt voor elektronica. Silicium is hét element voor het oogsten van zonnestroom. Waarom?


Het volledige artikel is gepubliceerd als Chemische Feitelijkheid Editie 79, nr 323, april 2016.