Кварцовий пісок – доступна недорога сировина для технологій електроніки та фотовольтаніки
DOI:
https://doi.org/10.32347/uwt.2022.12.1801Ключові слова:
кварцевий пісок, кремній полікристалічний, напівпровідникова якість, енергоємністьАнотація
З аналізу сучасних методів отримання напівпровідникового кремнію виділено критичні чинники, які впливають перспективи розвитку галузі. Базова компонента виробничої схеми отримання напівпровідникового кремнію якості сьогодні – карботермічна технологія отримання металургійного кремнію. Домінування цієї схеми більшою мірою продиктовано економічними причинами розвитку капіталомістких виробництв. Нагромадження у часі об'єктивних потреб визначають необхідність подолання інерційного бар'єру еволюційних кроків розвитку технології кремнію напівпровідникової якості. Насамперед актуалізовані проблеми сировинного забезпечення та високої енергоємності традиційних виробничих процесів. Завдання сформульовано у напрямку пошуку сировинного джерела, що знімає у тимчасовій перспективі проблеми забезпечення потенційного збільшення обсягів виробництва кремнію напівпровідникової якості, а також проблеми енергетичного забезпечення цього процесу зростання.
Як перспективне рішення, запропонований метод отримання кремнію напівпровідникової якості безпосередньо з кварцового піску, що виключає використання дорогих та дефіцитних кварцитів та вугілля дерева. Перспективи кварцового піску як сировини, що заміщає кварцит, об'єктивно зумовлені високою схожістю фізико-хімічних характеристик цих матеріалів. Об'єктивні передумови процесу заміни кварциту підкріплені наявною практикою випробування у промислових масштабах запропонованих технологічних рішень.
Для цього застосовуються молоенергоємні процеси одержання та очищення силанів, утилізації та реверсування проміжних технологічних продуктів. Енергетична ефективність методу забезпечується винятком із технології багатотоннажного, енергоємного процесу отримання металургійного кремнію, а також енерговитратних методів, пов'язаних із використанням низьких температур (-30...-80оС). Технологічне рішення дозволяє відмовитись від необхідності синтезу хлористого водню – відповідно виключити з виробництва вибухонебезпечний високотемпературний процес. Пропоновані рішення відкривають можливості варіативного використання відомих технологій стосовно актуальних вимог споживачів до якості полікристалічного кремнію.
Посилання
Green New Deal for Europe (2019). Edition II, Foreword by Anne Pettifori Bill McKibben https://report.gndforeurope.com.
Andrusevich Andrey, Andrusevich Natalia, Kozak Zoryana, Mishchuk Zoryana (2020). European Green Deal: Shaping the Future of the Eastern Partnership. Ecological policy of the countries of the Eastern Partnership in the conditions of EZK. Analytical document. Re-source and Analytical Center Society and En-vironment, 64 https://www.rac.org. ua/uploads/content/593/files/webrueuropean-green-dealandeapru.pdf.
Vladimir Panchenko (2021). Europe's Green Deal – Ukraine's Anxiety and Uncertainty (03.24.2021) https://zn.ua/macrolevel/zelenyj-kurs-evropy-trevoha-i-neopredelennost-ukrainy.html.
Falkevich E.S., Shvartsman L.Ya., Pulner E.O., et al. (1992). Semiconductor silicon technology. Moscow, Metallurgy, 408 http://chemteq.ru/library/inorganic/2072.html.
Nepomnyashchikh A.I., Krasin B.A., Vasil'e-va I.E. et al. (2000). Silicon for solar energy. Publishing House Institute of Geochemistry SB RAS, CJSC Kremniy, Irkutsk State University http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/3071/1/bulletin_tpu-2000-303-2-12.pdf.
Yarkin V.N. Kisarin O.A., Kritskaya T.V. (2021). Methods for obtaining trichlorosilane for the production of polycrystalline silicon. News of higher educational institutions. Mate-rials of electronic engineering, Vol.24, Iss.1, 5-26.
Arkadiev A.A. (2005). Development of meth-ods for the synthesis of trichlorosilane at elevated pressure. Diss. cand. tech. Nauk, 05.17.01, Moscow, 139 https://static.freereferats.ru/avtoreferats/01002801746.pdf.
Bakay Carl (1976). James Process for making silane. Bakay Carl James. United States Patent 3,968,199, July 6, 1976.
Antonio L. (2011). Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. Antonio Luque (Edi-tor), Steven Hegedus, John Wiley & Sons, 1162.
REC-ASA-REC weiteren Anstieg der Produk-tion von Polysilicium in bestehenden Anlagen (20.09.2006) http://www.recgroup.com/default.
asp%3F.
REC-ASA-Quebec fur künftige Siliziumerwei-terunggewählt (15.02.2007), Solar http://www.presseecho.de/finanzen/NA87331252844.htm 64.
Brenemann W.C., Dawson H.J. (1998). Com-parsion of the Trichlorsilane and Silane Routes in the Purification of Metalurgical Grade Sili-con to Semiconductor Quality. Silicon for the Chemical Industry IV. Geiranger. Norway. June 3-5.1998. Ed.: Н.А. Шуе, H.M. Rong, L. Nygaard, G. Schlussler, J.Kr. Tuzet. Trond-heim. Norway, 101-112.
Chervony I.F., Rekov Yu.V., Golovko O.P. and etc. (2012). Fundamentals of poly-crystalline silicon technology. https://www.sworld.com.ua/simpoz1/98.htm.
Kritskaya T.V., Kolobov G.A. (2010). Silicon refining (Message 2). Zaporozhye State Engi-neering Academy https://old-zdia.znu.edu.ua/gazeta/METALURG_21_12.pdf.
Borisov V.A., Dyachenko A.N., Kantaev A.S. (2010). Determination of the optimal parame-ters of sublimation purification of ammonium hexafluorosilicate from impurities. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, V.317, Is-sue 3, 73-76 https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-optimalnyh-parametrov-sublimatsionoy-ochistki-geksaftorosilikata-ammoniya-ot-primesey/viewer.
Building materials (2007). QUARTZ SAND. Specifications DSTU Б В.2.7-131:2007 https://dnaop.com/html/59354/doc-ДСТУ_Б_В.2.7-131_2007.
Braghina L.L. Mashkin V.V., Yaitsky S.N. (2016). The use of quartz sands from the Kharkov region in the manufacture of float glass. X International scientific-practical con-ference, Materials of the conference, Part 2, 239 http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPIPress/26066/1/Mashkin_Ispolzovanie_kvartsevykh_2016.pdf.
Demyanova L.P., Buynovsky A.S., Rymkevych V.S., Malovytskyi Y.N. (2010). Rational processing of quartz-containing raw materials by the fluoride method. chemistry, http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/3368/1/bulletin_tpu-2010-317-3-17.pdf.
Hasyk M.I., Hasyk M.M. (2011). Silicon elec-trothermia. Dnipropetrovsk, National Metal-lurgical Academy of Ukraine, 487.
Prutskov D.V., Krivoruchko N.P. (2013). New technical solutions in the production of silicon tetrachloride. Non-ferrous metals. Iss.11, 62-64.
Prutskov D.V., Shvartsman L.Ya., Kryvo-ruchko N.P. (2015). Prospects for the intensi-fication of the quartz sand chlorination pro-cess? Iss.1, 57-60.
Prutskov D.V. Krivoruchko N.P. (2013). Ex-perience in the processing of silicon-containing effluents from the production of organo-chlorosilanes. Non-ferrous metals, Iss.3, 52-56.
Prutskov D.V., Lebedev V.N., Kryvoruchko N.P. (2008). Experience in using briquetted materials in silicon electrothermy. Non-ferrous metals, Iss.1, 63.
Prutskov, D.V., Kryvoruchko N.P. (2010). Experience in the development of silicon smelting technology using SiC-containing ma-terials. Non-ferrous metals, Iss.12, 53-55.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Тетяна Критська, Михайло Сукач, Євген Баженов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор(и) та Редакція згодні на те, що Редакція також матиме право:
- здійснювати необхідне оформлення Твору/Статті за результатами його редакційної обробки;
- визначати самостійно кількість видань, друк додаткових копій і тираж Твору/Статті, кількість копій окремих видань і додаткових тиражів;
- опублікування Твору/Статті в інших виданнях, пов’язаних з діяльністю Редакції
