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Bieber, Anne-Laure. Dépôt électrolytique et électroraffinage du silicium en milieux de fluorures fondus

Bieber, Anne-Laure (2011) Dépôt électrolytique et électroraffinage du silicium en milieux de fluorures fondus.

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Résumé en francais

L'accroissement continuel de la consommation d'énergie favorise le développement des énergies renouvelables, notamment le solaire photovoltaïque. Afin de diminuer le coût du kWh photovoltaïque, l'une des alternatives pourrait être le retraitement électrochimique des déchets concentrés en silicium permettant d'obtenir du silicium purifié. Le sujet de ce travail de thèse est d'évaluer la faisabilité de l'électroraffinage du silicium en milieux de fluorures fondus, notamment avec l'obtention d'un dépôt de silicium exempt de sel. L'étude électrochimique a montré que la concentration en ions Si(IV) évoluait au cours du temps après un ajout de soluté Na2SiF6 selon l'équation : SiF6+xx- = SiF4(g) + x F-. Pour limiter ce phénomène, différentes conditions opératoires ont été testées afin d'optimiser le dépôt de silicium. L'utilisation de la réaction d'équilibre entre les ions Si(IV) et l'espèce gazeuse SiF4 a permis de comparer les différents milieux entre eux et donc de choisir le bain le plus approprié au dépôt de silicium : l'eutectique NaF-KF. Ces résultats ont été mis en relation avec la notion plus fondamentale de fluoroacidité. Puis, l'influence du matériau cathodique et de la densité de courant sur la rugosité et l'adhérence du dépôt électrolytique de silicium a été mise en évidence dans une gamme de température de 800 à 900°C. Enfin, un alliage Si-Fe a été utilisé comme anode pour les expériences d'électroraffinage. L'utilisation du MEB a permis de mettre en évidence une dissolution sélective du silicium à l'anode. Des dosages du bain et du dépôt de silicium, par ICP-AES, ont permis de conclure respectivement que le fer ne se dissolvait pas dans le bain et ne se déposait pas à la cathode. Des dépôts de silicium d'une pureté supérieure à 99,9% ont été obtenus par électroraffinage avec des taux de récupération de 99%.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Massot, Laurent
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Génie Chimique (LGC), UMR 5503
Mots-clés libres :Electrochimie - Fluorures fondus - Silicium - Dépôt électrolytique - Electroraffinage - Electrocristallisation
Sujets :Chimie
Déposé le :04 Jun 2012 14:22