В ближайшие годы мировой рынок высокочистого кремния останется высоко дефицитным. Однако “зайти” на данный рынок будет едва ли не сложнее
РУБРИКА: Специальное обозрение
РУБРИКА:
Подготовил Андрей Боярунец
Клубный рынок
В ближайшие годы мировой рынок высокочистого кремния останется высоко дефицитным. Однако “зайти” на данный рынок будет едва ли не сложнее
Мировой рынок поликремния сегодня можно оценить примерно в 25-26 тыс.т (или около $2 млрд.). Весь без исключения поликремний перерабатывается в монокремний, годовой объем продаж которого составляет примерно 15-16 тыс.т (или $3,75 млрд. при средней цене 250 $/кг).
Парный рост
По словам начальника горно-обогатительного и гидрометаллургического бюро ММК им. Ильича Леонида Шпилевого, особенностью глобального рынка высокочистого кремния является то, что возможностью его производства обладают лишь несколько стран в мире, а соответствующие технологии не продаются. Технологическая цепочка выпуска высокочистого кремния (песок кварцевый – поликристаллический кремний – монокристаллический кремний – кремниевые пластины – полупроводники или солнечно-энергетические пластины) требует сложного оборудования, поскольку в природе поли- и монокремния не существует, его приходится “выращивать” на специальных установках. Так, полные цепочки изготовления высокочистого кремния построены сейчас только в США, Японии, Германии и Италии. Притом всего 6 корпораций – вертикально-интегрированных холдингов – контролируют международный рынок высокочистого кремния. Это немецкая Wacker Siltronics, итальянская МЕМС, японские Toshiba Ceramics и Mitsubishi Materials-Silicon, американские Komatsu Electronic Metals и Shin-Etsu Semiconductors.
В последние годы европейский рынок поли- и монокристаллического кремния, а также кремниевых пластин характеризуется неуклонным ростом, связанным в первую очередь с развитием солнечной энергетики и производства электронных компонентов не только на традиционно динамичных западных рынках, но и в Азии, Латинской Америке. Так, уже в 2004г. общая мощность солнечно-энергетических систем в Европе достигла 1 ГВт в таком основном сегодня для оценки данного рынка эквиваленте, как мощность (рост относительно 2003г. – 69,2%).
Соответственно, по данным ведущих отраслевых ассоциаций (Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI, и European Photovoltaic Industry Association), совокупный доход операторов мирового рынка поликремния в 2004г. от работы в секторе солнечной энергетики достиг $400 млн., в том числе чистая прибыль – $104 млн. При этом в 2005г. загрузка профильных мощностей по всем видам поликремния достигла 100%, даже несмотря на спад продаж кремниевых пластин, продолжающийся после сбытового максимума в III квартале 2003г.
Что же касается второго главного потребителя высокочистого кремния в мире – полупроводниковой (и в целом электронной) промышленности, то здесь ежегодный прирост производства в последние годы составляет стабильные 5-6%.
Более того, в ближайшем будущем в полупроводниковой индустрии ожидается ускорение темпов роста. Так, в 2007г. увеличение производства кремния составит около 10%, а уже в 2008г. достигнет 15%.
Дефицит сохранится
В результате быстрого рыночного роста соответственно уменьшается доступность сырьевых материалов. И сроки поставок как, скажем, готовых солнечных модулей, так и поли-, монокремния, кремниевых пластин для солнечной энергетики в последнее время увеличились до нескольких месяцев, а для новых заказчиков вообще достигают 1,5 года. Эта ситуация не изменится в течение как минимум 2 ближайших лет. Притом основное препятствие на пути еще более быстрого роста в производственной цепочке солнечной энергетики – именно недостаток высокочистого кремния, прежде всего поликремния.
Неудивительно, что если еще в 2003г. цены на поликремний солнечного качества составляли 24 $/кг, то уже в I половине следующего года они увеличились до 32 $/кг, ко II половине 2004г. составив в среднем 36-38 $/кг. Наконец, на данный момент среднерыночная стоимость солнечного поликремния на глобальном рынке достигла 60-65 $/кг, тогда как еще в 2000г. цена поликремния солнечного качества на европейском и мировом рынке составляла ок. 9 $/кг.
Налицо и растущий дефицит поликремния для электронной отрасли, что среди прочего означает постепенное снижение рентабельности работы на рынке полупроводников: рыночная конъюнктура не позволит его операторам повысить в следующем году цены на полупроводники больше чем на 0,5%, рост же затрат в связи с удорожанием поликремния будет гораздо большим. Так, только за последнее полугодие поликремний электронного и солнечного качества вырос в цене на 150%.
Однако все наши эксперты утверждают, что недостаток поликремния усиливается в первую очередь именно за счет роста спроса со стороны PV-индустрии (PV-photovoltaic, солнечно-энергетической). Тем не менее, для поставщиков поликремния данный рынок сбыта в обозримой перспективе будет оставаться второстепенным. Причина – заметно меньшая прибыльность работы с кремнием солнечного качества по сравнению с продуктом электронного качества.
С другой стороны, в ближайшие годы дополнительным фактором обострения дефицита электронного поликремния будет перепрофилирование норвежским вертикально интегрированным PV-концерном Renewable Energy Corporation AS приобретенной в начале этого года у корпорации Komatsu Ltd. американской компании Advanced Silicon Materials LLC (ASiMI) с приоритетного выпуска поликристаллических материалов полупроводникового качества на “солнечный” поликремний.
Поделив рынок
В ситуации острой нехватки поликремния его мировые производители ведут на международном рынке согласованную политику, направленную на сохранение и даже обострение дефицита. Этот тезис подтверждает, по мнению экспертов, очень медленное, по сравнению с реально возможным, наращивание ими объемов производства.
При этом ведущие изготовители поликремния – ASiMI, Hemlock Semiconductor Corp. (США, совместное предприятие американской корпорации Dow Corning и таких японских лидеров рынка, как Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. и Mitsubishi Materials Corp.), MEMC Electronic Materials (штаб-квартира в США), Mitsubishi Materials (транснациональная корпорация, штаб-квартира в Японии), Wacker-Chemie GmbH (Германия) – заявляют, что весь объем выпуска данной продукции выкуплен у них на два-три года вперед. Хотя, по некоторым данным, объемы поликремния сегодня действительно выкупаются у поставщиков заранее, но не более чем на 1-1,5 года вперед.
Если же какие-то действия по развитию производства поликремния ключевыми изготовителями все же предпринимаются, то они приоритетно направлены на расширение выпуска дешевого поликремния солнечного качества – такое расширение требует минимума инвестиций. Тем самым усиливается потребность в наращивании переработки поликристаллов (до нужного качества, а также в монокремний) компаниями, ранее приоритетно ориентированными на работу с монокристаллическим материалом.
Впрочем, в любом случае создание нового производства поликремния занимает не менее чем 3 года, стоимость проекта при этом составляет как минимум $100-150 млн. независимо от того, строится предприятие в Европе, СНГ, Азии или Америке. Так, смета завершенного в 2001г. строительства японской компанией Tokuyama новых мощностей по выпуску 1,5 тыс.т поликремния в год составила 20 млрд. иен ($195 млн.). И это при расширении производства, а не создании нового. В создание же новой компании Solar Grade Silicon (США), вышедшей на рынок в 2002г., уже было вложено более $1 млрд.
В случае же запуска фабрики ежегодной мощностью 1,5 тыс.т поликремния в 2005-2006гг. прибыль от нее окажется на уровне $60-75 млн. в год, что является недостаточным масштабом окупаемости для возможных инвесторов. В любом случае, рентабельным может быть только создание производства годовой мощностью не менее 1 тыс.т поликремния, оптимальная же мощность нового предприятия – порядка 2 тыс.т в год.
Одна из основных причин такой дороговизны запуска новых мощностей состоит в том, что know-how выпуска современной и конкурентоспособной продукции постоянно устаревает.
Понятно, что на жестко поделенном и контролируемом рынке поликремния новые игроки появляются редко. Так, та же Solar Grade Silicon – не полностью новая структура, а “дочка” ASiMI и норвежской Silicon Technology.
В итоге Леонид Шпилевой предполагает, что дефицит поликремния для солнечной энергетики и рост цен на него будет сохраняться до 2006г., а появление новых участников, тем более производителей, на этом рынке будет по-прежнему маловероятным, за исключением Китая.
Динамика монокремния
Поступательно дорожал в 2003-2005гг. и монокристаллический солнечный кремний, цена которого сегодня достигла 160-200 $/кг. Цены на монокремний электронного качества находятся в диапазоне 350-500 $/кг. Причина – рост потребления монокремния в PV-индустрии, которое в 2004г. выросло на 55% и составило, по разным данным, 7-8 тыс.т.
Потребность же мирового рынка в монокремнии электронного качества превышает 15 тыс.т. Поэтому современный уровень загрузки профильных мощностей на предприятиях мира в условиях нарастающего дефицита составляет ок. 100%.
И что немаловажно, в цене монокремния транспортная составляющая занимает очень незначительную долю независимо от расстояния транспортировки. Поэтому для потребителя фактически не имеет значения, откуда будет поставлен товар. Качество также не является определяющим фактором – абсолютное большинство мировых поставщиков обеспечивает примерно одинаковое качество монокристаллов.
Тем не менее, можно выделить неприемлемое для зарубежного покупателя качество монокремния некоторых производителей СНГ, которые так и не смогли укрепиться на внешних рынках и вынуждены были практически полностью остановить свои профильные линии, так как перепрофилирование мощностей в направлении более высокого качества стоит от $100-150 млн. (Отметим, что увеличение объема производства на базе уже работающих линий по выпуску монокремния надлежащего качества стоит в десятки раз меньше, поскольку требует лишь экстенсивного расширения – добавления новых печей).
Региональные ценовые различия на мировом рынке монокристаллов также практически отсутствуют. В том числе и между монокремнием происхождением из СНГ и ведущих мировых поставщиков.
Высокий спрос подталкивает к выходу на рынок монокремния неспециализированных операторов. Точно известно, что активные действия по выходу на рынок монокремния солнечного качества вплоть до создания собственных профильных мощностей предпринимают такие крупные европейские компании, как British Petroleum. Однако, по словам маркетологов корпорации, даже ресурсы такой крупной структуры не гарантируют ее успешной борьбы с ведущими мировыми производителями поликремния за расширение поставок и снижение цен на это базовое для выпуска монокремния сырье.
Вообще, на мировых рынках монокремния сегодня практически нет конкуренции между поставщиками. Наоборот, можно говорить о конкуренции за “симпатии” поставщиков между потребителями, что среди прочего означает пониженные требования к срокам поставок, их комплектности, финансовым условиям контрактов и т.п. В то же время качественные требования относительно стабильны, ужесточаясь раз в несколько лет в отношении монокремния электронного качества в связи с развитием технологий электронной промышленности.
Нельзя не подчеркнуть, что продажи во всей цепочке производства монокремния – начиная от трихлорсилана и других сырьевых материалов и заканчивая готовым монокристаллическим материалом – осуществляются преимущественно напрямую конечным потребителям того или иного продукта. Так, на рынке поли-, монокремния посреднические торговые компании представлены незначительным процентом независимо от рассматриваемого региона. Не в последнюю очередь потому, что цены являются и без того очень высокими для потребителей, заставляя их в целом ряде случаев мириться с поступательно снижающейся рентабельностью своего бизнеса. Что делает какие-либо дополнительные торговые наценки практически невозможными.
В то же время широко распространены давальческие схемы: скажем, в отдельные моменты времени, в том числе в 2005г., доля переработки давальческого сырья в общем объеме производства монокремния в СНГ и, в частности, в Украине достигает 100%.
Важно отметить, что на мировом и конкретно европейском рынке изготовители и поставщики монокремния – и солнечного, и электронного качества – проводят менее согласованную политику, чем в случае с поликристаллами. В первую очередь по причине меньшей рыночной дефицитности данного продукта и, соответственно, меньшей необходимости в скоординированных действиях по отношению к потребителям. В итоге более “сплоченные” поставщики поликристаллического кремния имеют возможность диктовать свои условия не только производителям солнечной энергии и электронных компонентов, но и изготовителям монокремния.
Резюмируя, можно сказать: выход на мировые рынки монокремния новых операторов в случае запуска ими линий в принципе возможен, особенно исходя из дефицита данной продукции, обусловленного стимулирующей нехватку поликремния на глобальном рынке политикой производителей поликристаллических кремниевых материалов. Но компании, стремящиеся выйти на рынки монокремния и закрепиться на них в долгосрочной перспективе, должны быть готовы к тому, что минимум несколько лет им придется работать в условиях увеличивающегося сырьевого дефицита, сохраняя присутствие на рынке за счет работы с давальческим сырьем. Нельзя также не учитывать, что в условиях многолетнего дефицита большинство потребителей или уже имеют, или лоббируют сейчас долгосрочные контракты с западными поставщиками.
На пластинном переделе
Кремниевые пластины (КП) также представляют собой весомый сегмент мирового рынка высокочистого кремния. Однако темпы роста сбыта кремниевых пластин в мире в последние годы неуклонно снижались. Так, если в 2002г. было продано в общей сложности 4,681 млрд. квадратных дюймов (1 квадратный дюйм = 6,25 см2) КП, что составило относительно предыдущего года +19%, то в 2003г. увеличение реализации пластин составило лишь 10% (в абсолютном выражении – 5,141 млрд. кв. дюймов). В 2004г. прирост снова ускорился (+22%, 6,3 млрд. кв. дюймов, при прогнозе 5,916 млрд. кв. дюймов, что составило бы +15%), но по итогам этого года ожидается резкий спад – прирост составит не более 8% при уровне сбыта 6,377 млрд. кв. дюймов пластин. А на 2006г. прогноз еще в 2 раза меньше: +4% и абсолютный объем продаж в 6,637 млрд. кв. дюймов.
Тем не менее, уже к 2006г. загрузка мощностей по производству 8-дюймовых (200-мм) КП достигнет 95%. Притом, что цены на пластины уже в следующем году по причине подорожания поликремния возрастут не менее чем на 5% вопреки высказывавшимся в прошлые годы предположениям о снижении цен на них в 2006г. на 1%. Тем более что подорожание КП, уже в I половине 2004г. относительно 2003г. достигнув 10-15%, к концу 2004г. составило около 25%.
При этом дефицит поликремния стимулирует структурные перемены в поставках пластин – участники рынка защищают себя от дальнейшего увеличения цен на поликремний с помощью заключения максимально более долгосрочных контрактов с его поставщиками, добиваясь тем самым фиксации стоимости поставляемого продукта. (Вместе с тем поступающая информация свидетельствует, что многие из этих контрактов будут в начале 2006г. перезаключены поставщиками поликремния, исходя из новых цен.)
Чистый доход операторов рынка кремниевых пластин в 2004г. достиг $7,3 млрд. (рост по сравнению с $5,8 млрд. в предыдущем году составил 24%). Притом для вместе взятых рынков монокремния и пластин совокупный доход и чистая прибыль от работы на солнечно-энергетических рынках составили в 2005г. соответственно $500 млн. и $50 млн.
Касаясь тенденций развития структуры производства пластин, отметим, что в мире в целом и в частности в ЕС в связи с развитием PV-энергетики расширяется выпуск специализированных КП для солнечной энергетики. Сохранится в обозримое время и мощный рост производства и продаж все более популярных у потребителей благодаря лучшему соотношению “цена-качество” 300 мм пластин. Увеличение спроса на эти КП опережает показатели для КП других размеров. В мире насчитывается уже порядка 15 предприятий и пилотных линий по производству таких пластин, находящихся в эксплуатации или в стадии строительства.
С увеличением диаметра пластин затраты на их производство существенно возрастают. Так, переход от производства пластин диаметром 150 мм к выпуску пластин диаметром 200 мм привел к удорожанию КП примерно на 30%, но в целом за счет повышения эффективности производства самих больших интегральных схем был получен значительный экономический эффект. Уже подсчитано, что переход на использование пластин диаметром 300 мм дает твердотельной микроэлектронике дополнительный экономический выигрыш на уровне не ниже 25%.
Существующие мощности по выпуску поликремния, уверено большинство участников рынка, не будут способны удовлетворить весь объем мирового спроса на протяжении, по крайней мере, ближайших 10 лет. А значит, и после ожидаемого в 2007г. ослабления недостатка предложения рынок будет оставаться дефицитным, позволяя производителям диктовать свои условия. И, как и сегодня, негативнее всего дефицит будет сказываться на мелких производителях кремниевых пластин, солнечной энергии и оборудования для ее выпуска.
Цены же при заключении долгосрочных контрактов даже на поликремний солнечного качества уже в июле 2005г. достигли 55 $/кг (год назад – 30 $/кг), и в 2005-2007гг. на мировом и европейском рынке подорожание данной продукции будет продолжаться. Вообще отраслевые специалисты не сомневаются, что цены на высокочистый кремний будут близки к максимально возможным как минимум 3 года и могут остаться на таком же уровне все ближайшее десятилетие.
Вместе с тем, несмотря на стимулирующую дефицит политику поставщиков, в количественном выражении уровень предложения поликремния на мировом рынке в 2007г. достигнет отметки в 28 тыс.т.
Директор Центра солнечной энергии (Украина) Сергей Артеменко обращает внимание, что в ходе глобализации и текущей конкурентной ситуации на международных рынках высокочистого кремния операторы, вероятно, будут все более и более интернационализироваться, чтобы расширять или оптимизировать свою деятельность на локальных рынках.
Мощности по производству поликристаллического кремния и его выпуск ведущими мировыми производителями в 2005 г., тыс. мт
Производитель | Электронного качества | Солнечного качества | Объем мощностей | Загрузка |
Hemlock | 5,2 | 2,2 | 7,4 | 100% |
Tokuyama | 3,8 | 1,4 | 5,2 | 100% |
Wacker Chemie | 3,2 | 1,8 | 5 | 100% |
MEMC Electronic Materials | 3 | 0,7 | 3,7 | 100% |
Advanced Silicon Materials | 2,8 | 0,2 | 3 | 100% |
Mitsubishi Materials | 1,400 | 0,2 | 1,6 | 100% |
Mitsubishi Poly crystalline Materials (США) | 1,1 | 0,1 | 1,2 | 100% |
Sumitomo Titanium | 0,7 | 0 | 0,7 | 100% |
Solar Grade Silicon, LLC | 0 | 2,3 | 2,3 | 100% |
Другие | 0 | 6 | 6 | 100% |
Всего | 21,2 | 14,9 | 36,1 |
Источник: Princeton Tech Research Estimates.
Распределение мирового рынка кремниевых пластин между ведущими операторами, продажи – нынешнее состояние и прогноз
2003 | 2004 | 2005 | 2006 | ||||||||
Производитель | Рыночная доля, % | Продажи, $ млрд. | Рыночная доля, % | Продажи, $ млрд. | Рост по отношению к предыдущему году, % | Рыночная доля, % | Продажи, $ млрд. | Рост по отношению к предыдущему году | Рыночная доля, % | Продажи, $ млрд. | Рост по отношению к предыдущему году, % |
Shin-Etsu Chemical Co. Ltd. | 28,2 | 1,87 | 30 | 2,2 | 18 | 31,5 | 2,59 | 17,6 | 33,2 | 2,81 | 8,6 |
Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp. | 20,6 | 1,36 | 21,5 | 1,58 | 15,7 | 22,5 | 1,85 | 17,2 | 23,6 | 2 | 8 |
MEMC Electronic Materials Inc. | 11,8 | 0,78 | 14 | 1,03 | 31,5 | 14,9 | 1,22 | 19 | 15,7 | 1,33 | 8,3 |
Wacker Siltronic | 13,2 | 0,87 | 12,3 | 0,9 | 3 | 12,4 | 1,02 | 13,3 | 12,7 | 1,08 | 5,5 |
Другие (Komatsu, Toshiba, LG Siltron) | 26,2 (по менее чем 10% каждая) | 1,73 | 22,2 | 1,63 | -5,9 | 18,7 | 1,54 | -5,7 | 14,9 | 1,26 | -18,3 |
Всего | 100 | 6,62 | 100 | 7,34 | 10,9 | 100 | 8,22 | 12 | 100 | 8,47 | 3 |
Источник: SEMI.
Сырьевое обеспечение производства высокочистого кремния
Для производства моно- и поликремния используется технический кремний – после определенных стадий обработки. Данный сырьевой продукт нужен для химической промышленности, алюминиевого производства, а также для выпуска трихлорсилана с целью получения высокочистого кремния.
Ведущие мировые производители технического кремния по объемам производства: Китай, США, Бразилия, Норвегия, Франция, Россия и Южно-Африканская Республика.
На сегодняшний день этими странами выпускается более 80% данной продукции в мире. Каждый год мировое производство технического кремния увеличивается на 15-20%, что полностью удовлетворяет мировой спрос.
Главная проблема производителей технического кремния в том, что его производство является довольно энергоемким, в т.ч. – потребляет большое количество электроэнергии. Поэтому стоимость такой энергии на рынке страны-производителя в значительной степени определяет отпускную цену технического кремния у данного поставщика.
Большую роль играет и качество технического кремния – для производства трихлорсилана обычно используются наиболее качественные сорта технического кремния, что, в свою очередь, преимущественно определяется качеством сырья (кварцитов), из которого получают технический кремний.
Все вышеперечисленное можно отнести и к странам Европы, и к России, и к Украине. Притом Украина обладает наиболее качественными месторождениями кварцитов в мире (Житомирская обл.). Производство же технического кремния в нашей стране сконцентрировано на ОАО “Запорожский алюминиевый комбинат” (г. Запорожье).
Политика компаний-лидеров глобального рынка высокочистого кремния
Hemlock Semiconductor Corp. планирует увеличение своих мощностей в 2006г. на 43% – до 10 тыс.т. После ввода новых мощностей на потребности фотоэлектрической (ФЭП) индустрии будет идти 5 тыс.т кремния, в то время как сейчас только 2,2 т. А в ноябре 2005г. корпорация заявила о начале реализации программы наращивания производства общей стоимостью $400-500 млн. В частности, предполагается 50%-е увеличение мощности производственного участка в штате Мичиган (США). Окончание первой фазы 2-этапного расширения запланировано на январь 2008г., второй – на год позже.
Wacker-Chemie GmbH собирается поднимать уровень выпускаемой продукции на 30% – до 6,5 тыс.т в год. Планируемое увеличение выпуска кремния на 1,5 тыс.т – на 500 т в 2006г. и на 1000 т в 2007г. – будет очень полезно для отрасли ФЭП-приложений, т.к. в итоге сбыт высокочистого кремния в эту отрасль вырастет с настоящего момента (1,4 тыс.т) до 2,5 тыс.т. При этом должна быть введена новая технология для гранулярного кремния, которая тестируется на двух пилотных реакторах.
В перспективе не исключается наращивание годового выпуска поликремния до 9 тыс.т, в частности, за счет открытия нового производства в Бургхаузене (Германия) мощностью 2,5 тыс.т в год (стоимость проекта – $250,9 млн., численность персонала нового предприятия – около 100 чел.). В последнее время активнее всего развивает поставки продукции солнечного качества с различными характеристиками, в т.ч. солнечный поликремний среднего качества. Компанией разработан новый способ выпуска наиболее подходящего для кристаллизации – гранулированного – поликремния на базе трихлорсилана, в настоящее время апробируемый на 2 экспериментальных производственных установках.
Tokuyama увеличит свои мощности всего на 8% – до 5,2 тыс.т, хотя на конец нынешнего года запланирован пуск нового реактора для кремния, пригодного для разработки ФЭП приложений. Начальная годовая производительность должна составлять порядка 200 т.
Solar Grade Silicon планирует массивное наращивание мощностей с 2007-2008гг., включая введение нового реактора для гранулярного кремния мощностью 100 т и увеличение производства до 5 тыс.т.
PV Silicon производит монокремний, а также кремниевые пластины, одним из основных источников сырья для которых служат поставки украинской монокристаллической продукции. В 2001г. создала в Германии совместно с британским производителем кристаллизационных печей для выпуска поликремния Crystalox предприятие по продвижению и продажам “солнечных” кремниевых пластин – PV Crystalox Solar AG. В прошлом году эквивалентная мощность PV Silicon по изготовлению кремниевых пластин превысила 100 мВт.
Renewable Energy Corporation AS (REC) – крупный вертикально-интегрированный производитель солнечной энергии и соответствующего оборудования (первое место в мире по выпуску пластин для солнечной энергетики), параллельно стремящийся укреплять позиции на рынках всех промежуточных продуктов, – поли-, монокремния, пластин и др. В частности, при перепрофилировании приобретенного у Komatsu базирующегося в США производителя поликремния ASiMI на изготовление продукции солнечного качества будут сохранены поставки поликристаллов электронного качества нынешним азиатским получателям. Единственная крупная компания в мире, специализированно производящая поли- и монокремний солнечного качества.
SolarWorld AG – один из крупнейших европейских производителей солнечной энергии. В конце апреля 2005г. заключил с Wacker 10-летний контракт на снабжение поликремнием солнечного качества. Созданное же вместе с Degussa совместное предприятие Joint Solar Silicon GmbH & Co KG (JSSI) будет выпускать кремний солнечного качества из газа силана, к 2007г. планируется выйти на годовой уровень производства в 800 т.
По словам руководителей корпорации, JSSI – один из 4 “столпов” обеспечения SolarWorld AG сырьевыми материалами. Другие главные направления организации стабильного снабжения компании сырьем – долгосрочные контракты с традиционными, надежными поставщиками сырья и компонентов, активная работа на свободном рынке сырьевых продуктов, максимальное использование б/у солнечного кремния. Кроме того, в начале этого года на дочернем предприятии Deutsche Solar AG в Фрайберге (земля Саксония, Германия) концерном запущено самое крупное собственное производство монокремния по собственной же технологии охлаждения. В 2004г. действие введены первые 3 кристаллизационные печи, запускаются еще 9. В результате уже к концу минувшего года корпорация увеличила свои мощности по выпуску кремниевых пластин на 40 мВт – до 160 мВт. На новом производстве предусмотрена возможность установки значительного количества новых кристаллизационных печей. Смета проекта – 24 млн. EUR. К концу же 2006г. предполагается расширить мощности по производству кремниевых пластин до 220 мВт.
Сергей Артеменко,
директор Центра солнечной энергии (Украина)
Кремний: общие сведения
Кремний (Si) – химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 14, атомная масса 28,086. Содержание кремния в земной коре составляет 27,6 вес. % и уступает только кислороду. В свободном виде элемент в природе не встречается и находится преимущественно в виде двуокиси SiO2 и силикатов.
Сплошной кристаллический кремний – темно-серое металловидное тело. Имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку типа алмаза. Плотность Si – 2,33 г/см3, температура плавления – 1417 °С, кипения – 2600 °С, теплопроводность – 0,20-0,30 кал/(см×сек×град), удельная теплоемкость (при 20-100 °С) – 0,191 кал/(г×град), предел прочности при сжатии – 9,47 кг/мм2. Заметная пластическая деформация начинается при температуре выше 800 °С.
Кремний, не содержащий примесей, с идеально правильной кристаллической структурой, при абсолютном нуле должен быть совершенным изолятором. При температуре, отличной от абсолютного нуля, возникает собственная проводимость, причем носителями электрического тока являются не только свободные электроны, но и так называемые “дырки”, образующиеся после ухода электронов. Дефекты структуры также влияют на электропроводность, вызывая обычно дырочную проводимость. Принимается, что для чистого кремния при комнатной температуре удельное сопротивление должно составлять величину порядка 106 Ом•см.
Технологическая цепочка производства полупроводникового кремния: кварцит – металлургический кремний – поликристаллический кремний – монокристаллический кремний – кремниевые пластины. Основные области применения: солнечная энергетика (фотоэлектрические преобразователи) и выпуск электронных компонентов.
Кремний технической чистоты (95-98%) получают в электрических печах восстановлением находящегося в избытке кремнезема SiO2 коксом между графитовыми электродами. В связи с развитием полупроводниковой техники разработаны методы получения чистого и особо чистого кремния. Это требует предварительного синтеза чистейших исходных соединений кремния, из которых кремний извлекают путем восстановления или термического разложения.
Анонс
В следующем номере читайте: