El silicio es un mineral elemental cristalino color grisáceo con un brillo metálico, muy duro, quebradizo y con puntos de fusión y ebullición muy elevados. Además, es un semiconductor intrínseco. La forma amorfa del elemento se presenta en polvos marrones, conductoras de la electricidad, que pueden ser fundidas y vaporizadas con facilidad.
El silicio se ha destacado como un componente fundamental en las placas fotovoltaicas gracias a sus excepcionales propiedades como semiconductor. Sus características físicas y químicas propician el tan buscado efecto fotovoltaico, fundamentando su uso en la captura y transformación de la energía solar.
Más allá de su aplicación en la tecnología solar, el silicio desempeña un papel biológico esencial, sirviendo como material base para la construcción de la pared celular en diversas algas. Sin embargo, cabe destacar que la exposición continua al polvo de silicio puede ocasionar una seria enfermedad pulmonar, conocida como silicosis, subrayando la importancia de comprender y manejar este mineral con precaución.
El silicio en la tabla periódica
Es un elemento químico de número atómico 14 y símbolo Si. Este elemento químico pertenece al grupo IV A de la tabla periódica.
En cuanto a las propiedades químicas destacamos las siguientes:
- Presenta diferencias muy notables con el carbono, primer elemento del grupo IV A de la tabla periódica.
- A diferencia del carbono, tiene una electronegatividad mucho más pequeña.
- Tiene una gran tendencia a combinarse con el oxígeno para formar estructuras poliméricas o discretas muy estables.
- Es esencialmente no metálico.
- Su reactividad depende sobre todo del grado de división.
- Actúa de forma prácticamente exclusiva con valencia 4 dada su estructura electrónica.
- Sus compuestos son esencialmente covalentes.
Tipos de silicio para placas solares
Existen dos tipos que depende de la estructuras cristalina que forma:
Monocristalino
El silicio monocristalino es el material base de la industria de la electrónica. Se compone de un único cristal de silicio, que tiene una red cristalina continua, sin interrupción durante todo el sólido.
La composición monocristalina también se utiliza en la producción de células fotovoltaicas de alto rendimiento. Las células solares, a diferencia de los microcircuitos, pueden, sin embargo, tolerar, dentro de ciertos límites, pequeñas imperfecciones estructurales.
Policristalino
El silicio policristalino es un material hecho de cristal de silicio desalineado (policristalino).
Las estructuras policristalinas a menudo reemplazan al aluminio para la producción de piezas metálicas dentro de dispositivos electrónicos semiconductores debido a la resistencia mecánica mejorada al proceso de producción del circuito integrado. También se utiliza para la realización de condensadores en un entorno integrado.
El proceso de fabricación de las estructuras policristalinas es más sencillo.
Origen del mineral
El silicio es, después del oxígeno, el elemento más abundante de la corteza terrestre, de la que constituye un 26% en peso.
Este elemento químico es ampliamente difundido en la naturaleza, y se ha detectado su presencia en el Sol, en estrellas y en meteoritos.
Obtención
La obtención del silicio se hace por varios métodos de acuerdo con la finalidad del elemento. El método comercial más importante consiste en la reducción de la sílice con carbono en un horno eléctrico.
La preparación de silicio de pureza elevada (99,7%) se obtiene por transformación de silicio impuro en el tetracloruro (SiCl4), volátil, purificación de éste por destilación y posterior reducción con zinc.
En electrónica se obtiene por purificación zonal, para eliminar boro, aluminio, fósforo, galio, arsénico, indio y antimonio. Posteriormente se obtiene un monocristal por el método de Czochralski. Este método consiste en sumergir un monocristal de pequeñas dimensiones en un baño de silicio líquido calentado a la temperatura de fusión y retirarlo lentamente para provocar el crecimiento del monocristal. Normalmente, se realiza simultáneamente el dopaje del monocristal.
Uso y aplicaciones
El silicio juega un papel importante en electrónica, para la fabricación de dispositivos semiconductores.
Estos semiconductores también se utilizan en la energía solar fotovoltaica para fabricar células solares. Estas células solares se utilizan para fabricar paneles solares y convertir la energía solar en electricidad.
Las placas fotovoltaicas se pueden construir con silicio amorfo o cristalino. Las placas solares fabricadas con un tipo u otro varían en precio y eficiencia.
En metalurgia se utiliza para la preparación de aceros especiales y otras aleaciones y en la preparación de diversos compuestos.
En forma compuesta (silicatos, sílice, siliconas), se utiliza de una forma muy general.
Propiedades del silicio sobre la salud
El silicio es uno de los oligoelementos esenciales que está presente en el cuerpo humano formando parte del funcionamiento del organismo en los músculos, piel, huesos, cartílagos, tendones y otros tejidos conectivos.
En la dieta se incluye en alimentos naturales ricos en silicio. También se fabrican suplementos de silicio.
La deficiencia de silicio puede afectar a la producción de colágeno ya que activa la enzima que sintetiza el colágeno que es una proteína vital para la elasticidad y ayuda a mantener una buena resistencia de los huesos y otros tejidos.
Alimentos que incluyen silicio
El silicio está presente principalmente en alimentos de origen vegetal, como judías verdes, frutas y cereales integrales. Algunos líquidos como el agua y otros líquidos como el café y la cerveza también pueden aportar este elemento.Por otro lado, el silicio es un mineral que puede adquirir formas químicas muy diversas, muchas de las cuales resultan de muy difícil absorción para el organismo. Por esta razón, muchos suplementos alimenticios incluyen silicio orgánico que permite al organismo procesarlo mejor.
Algunos suplementos alimenticios incluyen dióxido de silicio (E551) como agente antiaglomerante para evitar la formación de grumos.