Chemisches Element (Si), das vier Bindungen mit Nachbaratomen eingehen kann. Es ist das zweithäufigste Element der Erdkruste. Reines Silizium ist ein hartes aber sprödes Material und ein Halbleiter, der für die Halbleiterindustrie und die Photovoltaik die wichtigste Rolle spielt. Das aufgereinigte Silizium (=Polysilizium) wird für die Herstellung von Solarzellen verwendet.
In der Natur kommt das Silizium in riesigen Mengen als Siliziumdioxid (= Quarz) vor, z. B. im Sand oder in den zur kommerziellen Siliziumerzeugung genutzten Quarzit-Lagerstätten. Die Herstellung von kristallinem Silizium erfolgt gewöhnlich in mehreren Schritten. Zuerst wird aus Quarz (Siliziumdioxid) in Lichtbogenöfen das Silizium mit einem Reinheitsgrad von etwa 98 Prozent (metallurgisches Silizium) gewonnen.
Für die Nutzung als Halbleiter, insbesondere für die Photovoltaik, wird jedoch reines Silizium, das sogenannte Polysilizium, mit einer Reinheit von über 99,9999 % benötigt. Hierfür wird das metallurgische Silizium weiteren komplexen chemischen Aufreinigungsprozessen unterzogen. Das zumeist angewendete Verfahren hierfür ist der sogenannte Siemensprozess. Dabei ensteht das hochreine Silizium durch mehrstufige Destillation von Trichlorsilan (SiHCl3) mit anschliessender Abscheidung zu Polysilizium-Stäben bei hohen Temperaturen.
Zur Nutzung des hochreinen Siliziums für die meisten PV-Anwendungen wird es in ein p-leitendes, mono- oder multikristallines Silizium-Material dotiert. Die Monokristalle (Ingots) werden entweder nach dem Czochralski-Verfahren oder nach dem Zonenziehverfahren hergestellt. Die Multikristalle (Ingots) werden durch ein kontrolliertes Einschmelzen und Abkühlen hergestellt. Danach werden die Mono- bzw. Multi-Ingots durch mechanisches Zersägen zunächst in pseudoquadratische bzw. quadratische Blöcke und anschliessend dünne Silizium-Scheiben (Wafer) zersägt. Aus den Silizium-Wafern entstehen in der nachfolgenden PV-Wertschöpfungsstufe die Solarzellen.