В настоящее время используется два способа очистки металлургического кремния до высокой (полупроводниковой) степени чистоты: через ТХС и через МС. При получении кремния из ТХС происходит реакция восстановления кремния водородом или термическое разложение (диспропорционирование) ТХС на МС. При этом тетрахлорид кремния и водород возвращают в начало процесса на синтез ТХС, что требует высокой температуры и давления, ведет к снижению выхода кремния и попаданию в кремний вредных примесей, образующихся в результате коррозии стенок реакционной камеры. Поэтому через ТХС трудно получить кремний сверхвысокой степени чистоты, а образование хлор содержащих продуктов ведёт к возникновению экологических проблем.
|
Устойчивое развитие человечества требует постоянного увеличения выработки электроэнергии. Через 30-40 лет ему дополнительно потребуется 5000 ГВт установленной мощности электрогенераторов, что примерно в 2 раза больше современного уровня мощности всех электростанций мира. Ученые видят выход в развитии солнечной энергетики. Цены на газ и нефть с каждым годом растут, а мировые цены на энергию, выработанную солнечными батареями, быстро снижаются. И хотя сегодня солнечная энергетика занимает менее 1% в общемировом балансе произведенной электроэнергии, уже к 2020 году в странах Европейского Союза доля возобновляемых источников энергии должна вырасти до 20%, а к 2040 году до 40%. Начиная с 1980 года, когда началось наземное применение солнечных батарей, солнечная энергетика стала быстро развивающейся отраслью промышленности с рекордными темпами роста. За 1997-2005 годы они превысили 25 % в год. В 2007 году производство СЭ выросло на 68% и достигло 4,28 ГВт/год. Около 90% всех солнечных элементов изготовляется из кристаллического кремния. За 20 лет их стоимость снизилась в десятки раз, а КПД СЭ из кремния вырос до 16-17%. Самой большой проблемой производства солнечных модулей (СМ), состоящих из герметизированных под листом стекла СЭ, является сокращение стоимости при одновременном повышении их эффективности и срока службы. Ожидается, что цена СМ понизится до 2 евро/Вт, когда совокупное производство достигнет 12 ГВт. Если существующие сейчас темпы роста производства сохранятся, то уровень 12 ГВт будет достигнут в 2009 году. Дальнейшее снижение стоимости для СЭ из кристаллического кремния достижимо при условии соответствующего снижения стоимости чистого кремния, снижения расхода материалов и повышения КПД СЭ. К 2030 г. прогнозируемая общая установленная мощность солнечных станций в мире превысит 1700 ГВт, стоимость солнечной станции снизится до ~1000 евро/кВт, а электроэнергии до 0,05-0,12 евро/кВт∙ч и может стать ниже, чем у тепловых электростанций. С 2004 г. наиболее крупные производители СМ впервые стали фиксировать в отчетах прибыль, с учетом различных предоставляемых им льгот со стороны своих государственных органов. Таким образом, наблюдается не просто временное оживление интереса к солнечной энергетике из-за высоких цен на нефть, а начинается более масштабный процесс – запуск действия рыночных механизмов в этой сфере. До 2003 года кремний солнечного качества, используемый для изготовления СЭ, являлся или отходами от электронной промышленности или "низкосортным" электронным кремнием. Быстрый рост производства СЭ вызвал нехватку сырья для производства кристаллического кремния – поликристаллического кремния (ПКК) солнечного качества, поэтому цены на «солнечный» ПКК с 30-35 $/кг подскочили до 75-80 $/кг, а спотовая цена достигла 450 $/кг. Свободного материала на рынке практически нет, так как он весь запланирован производителями ПКК для традиционных крупных потребителей, имеющих многолетние контракты. Даже если промышленность СЭ сумеет уменьшить потребление кремния с существующего уровня 9-10 тонн на 1 MВт до 8 тонн на 1 MВт к 2010 году, нехватка кремния может составить по разным оценкам более 7000 тонн в 2010 году. В 2005 г. свыше 8000 тонн общей потребности обеспечивал ПКК, специально произведенный для солнечной энергетики.
|