Кремній «сонячного якості» виробництво вУкаіни - аналітика
Кремній «сонячного якості»: виробництво вУкаіни
Початковою сировиною для виробництва полікристалічного кремнію є діоксид кремнію (кремнезему). Кремнезем широко поширений в природі у вигляді піску, кварцу і глини. Для отримання полікремнію сонячної якості розглядається кілька різних підходів:
- традиційні підходи, засновані на перекладі металургійного кремнію в форму тріхлорсіланов і моносіланов з подальшим очищенням і відновленням;
- підходи, засновані на доочищення металургійного кремнію до необхідної чистоти;
- підходи, засновані на отриманні кремнію з особливо чистого кварцу шляхом його відновлення з наступною доочищенням.
Найбільш поширеним є перший з наведених підходів. Перша стадія отримання полікристалічного кремнію полягає в реалізації карботермічним відновлення діоксиду кремнію в дуговій печі при температурі близько 2100 ° К. В результаті виходить технічний (металургійний) кремній.
В даний час, найбільш поширеним є метод виробництва полікремнію з використанням процесу і реактора Сіменс (Siemens). Сіменс-процес - це процес хімічного осадження полікремнію з газової фази (chemical vapore deposition, CVD). У цьому процесі U-образні злитки полікремнію отримують водневим відновленням тріхлорсіланов (ТХС) при високій температурі. При цьому полікремній осідає на стрижні-затравки, приміщення в Сіменс-реактор має охолоджуваний куполоподібний корпус.
Необхідно відзначити, що, незважаючи на свою поширеність і налагодженість техпроцесу, Сіменс-процес є дуже енерговитратній технологією. Крім того, використання в якості проміжного сировини ТХС пов'язано зі значними екологічними ризиками виробництва. Клас небезпеки ТХС згідно з класифікацією ООН - 4.3. У зв'язку з цим існують певні обмеження по розташуванню таких підприємств і віддаленості їх від населених пунктів.
Для нівелювання представлених недоліків Сіменс-процесу на протязі багатьох років ведуться розробки різних альтернативних технологій отримання полікремнію. До таких підходів відноситься процес виробництва полікремнію в реакторах киплячого шару (Fluidized Bed Reactor, FBR), поступово нарощує частку ринку (Рис. 5). При цьому основними перевагами його є економія часу та енергії, а, отже, зниження собівартості кінцевого і збільшення конкурентної спроможності виробленого полікристалічного кремнію. Активно розвиваються в даному секторі ринку полікристалічного кремнію такі компанії як MEMC USA (США), REC (Норвегія), UCC, Wacker Chemie (Німеччина) та ін.
Альтернативою поширеним «хлорним методам» отримання полікремнію виступає технологія прямого очищення технічного (металургійного) кремнію з отриманням поліпшеного металургійного кремнію (Metallurgical Grade). На сьогоднішній день більше 20 компаній працюють в цьому напрямку. Серед них такі як Elkem Solar (Норвегія), Dow Corning (Бразилія), Timminco (Канада) та ін. Необхідно відзначити, що в даний момент альтернативні технології займають досить малу частину ринку, однак згідно з прогнозними очікуванням (Рис. 5) частка виробленого по даними технологіями полікремнію буде рости вражаючими темпами.
Обсяги виробництва полікристалічного кремнію різними методами і прогнозні очікування зростання відповідного ринку
Виробництво полікристалічного кремнію в РФ
• Нітол Солар (Усолье-Сибірське, Тернопіль обл.) - Потужності з виробництва ТХС 10000 т / рік.
• ВАТ «Хімпром» (Новочебоксарск, Чувашія, входить до групи «Ренова») - Потужності з виробництва ТХС 5000 т / рік.
На стадії розвитку перебуває ще один проект з виробництва ТХС - ВАТ «Сілан», м Данков, Алчевської обл. Інвестиційний проект передбачає вертикально інтегроване виробництво елементів сонячної енергетики. Проект являє собою модернізацію цеху ТХС на базі потужностей ВАТ «Сілан» (Данковський хімічний комбінат, Алчевська обл.).
На стадії проекту знаходяться цілий ряд можливих прізводітелей полікристалічного кремнію:
Найбільшим виробником монокристалічного кремнію є Подільський хіміко - металургійний завод, потужність якого розрахована на виробництво 37 тонн монокремнію в місяць або 444 тонн в рік.