Silicium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste. Bei Raumtemperatur ist es ein grauschwarzer Feststoff mit halbmetallischem Aussehen, einer Dichte von etwa 2,329 g/cm³ und einem Schmelzpunkt von 1414 °C, und es ist der Eckpfeiler der modernen Halbleiter- und Photovoltaikindustrie. Seine größte und am aufmerksamsten verfolgte Anwendung sind Halbleiterwafer: Quarzsand wird carbothermisch zu metallurgischem Silicium reduziert, über das Siemens- oder Wirbelschichtverfahren zu elektronischem Polysilicium weiter gereinigt und dann zu Einkristallbarren gezogen, geschnitten und poliert, um als Substrat für alles von Smartphone-Prozessoren und Computer-CPUs bis zu Automobil-Leistungsbauelementen und KI-Chips zu dienen. Solarzellen sind ein weiterer großer Markt; polykristalline und monokristalline Silicium-Photovoltaikmodule wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um und waren eine der am schnellsten wachsenden Energietechnologien des vergangenen Jahrzehnts.
In der traditionellen Metallurgie ist Silicium das wichtigste Desoxidationsmittel und Legierungselement bei der Stahl- und Gusseisenherstellung: Siliciumstahlblech (Elektroband) mit einigen Prozent Silicium hat eine hohe Permeabilität und niedrige Ummagnetisierungsverluste und ist das unersetzliche weichmagnetische Material für Transformatoren- und Motorkerne, das die Energieeffizienz von Stromnetzen und Haushaltsgeräten unmittelbar bestimmt. Im Bauwesen verwenden Portlandzement, Glas und Keramik Siliciumdioxid als Hauptrohstoff und tragen so die globale Bauindustrie. Silicium hält zudem als Silane, Silikonöle, Silikonkautschuk und Silikonharze Einzug in Kosmetika, wasserfeste Beschichtungen, Baby-Sauger, medizinische Katheter und Hochtemperaturdichtungen und ist damit ein Element, das Metallurgie, Elektronik, Energie und Konsumgüter überspannt.
Siliciumdioxid (SiO2) kommt als Quarzsand, Quarzit und Bergkristall vor und ist der grundlegende Rohstoff für Glas, Zement, Keramik und die Herstellung hochreinen Siliciums sowie das Kernmaterial von Glasfasern, Linsen und Quarztiegeln. Siliciumcarbid (SiC), bekannt als Karborund, ist hart, hochtemperaturbeständig und oxidationsbeständig und wird als Schleifmittel, Feuerfestmaterial und Substrat für Halbleiter mit breiter Bandlücke der dritten Generation für EV-Ladegeräte, Wechselrichter für erneuerbare Energien und Hochgeschwindigkeits-Traktionsumrichtermodule verwendet. Natriumsilicat (Na2SiO3), meist Wasserglas genannt, ist eine weit verbreitete Chemikalie für Formsand-Bindemittel, Waschmittelbuilder, Papierstreichmittel und Tunnelverpressung. Silan (SiH4) ist das Vorläufergas der Elektronikindustrie zum Abscheiden hochreiner Siliciumfilme, Siliciumnitrid- und Epitaxieschichten und ein Schlüsselgas für Solarzellen- und Displaybeschichtungen.
