Кварцевый песок – доступное недорогое сырье для технологий электроники и фотовольтаники
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2023 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Міжнародний науковий журнал "Підводні технології: промислова та цивільна інженерія"; № 12 (2022); 63-77 International scientific journal "Underwater Technologies: industrial and civil engineering"; No. 12 (2022); 63-77 Международный научный журнал "Подводные технологии: промышленная и гражданская инженерия"; № 12 (2022); 63-77 |
| ISSN: | 2415-8550 2415-8569 |
| DOI: | 10.32347/uwt.2022.12 |
| Popis: | Based on the analysis of modern methods for obtaining semiconductor silicon, critical factors influencing the prospects for the development of the industry are identified. The basic component of the production scheme for producing silicon of semiconductor quality today is the carbothermal technology for producing metallurgical silicon. The dominance of this scheme is largely dictated by economic reasons for the development of capital-intensive industries. The accumulation of objective needs over time predetermine the need to overcome the inertial barrier of evolutionary steps in the development of semiconductor quality silicon technology. First of all, the problems of raw material supply and high energy intensity of traditional production processes are actualized. The task is formulated in the direction of searching for a source of raw materials that removes in the time perspective the problems of ensuring a potential increase in the volume of production of semiconductor quality silicon, as well as the problems of energy supply for this growth process. As a promising solution, a method is proposed for obtaining silicon of semiconductor quality directly from quartz sand, excluding the use of expensive and scarce quartzites and charcoal. The prospects for quartz sand as a raw material replacing quartzite are objectively predetermined by the high similarity of the physicochemical characteristics of these materials. The objective prerequisites for the process of replacing quartzite are supported by the existing practice of testing the proposed technological solutions on an industrial scale.For this purpose, low energy-intensive processes for the production and purification of silanes, utilization and reversal of intermediate technological products are used. The energy efficiency of the method is ensured by the exclusion from the technology of a large-tonnage, energy-intensive process for obtaining metallurgical silicon, as well as energy-consuming methods associated with the use of low temperatures (–30 ... –80 ° C). The technological solution eliminates the need for the synthesis of hydrogen chloride and, accordingly, eliminates the explosive high-temperature process from production. The proposed solutions open up possibilities for the variable use of known technologies in relation to the current consumer requirements for the quality of polycrystalline silicon. На основании анализа современных методов получения полупроводникового кремния выделены критические факторы, влияющие на перспективы развития отрасли. Базовая компонента производственной схемы получения кремния полупроводникового качества сегодня – карботермическая технология получения металлургического кремния. Доминирование данной схемы в большей степени продиктовано экономическими причинами развития капиталоемких производств. Накопление во времени объективных потребностей предопределяют необходимость преодоления инерционного барьера эволюционных шагов развития технологии кремния полупроводникового качества. В первую очередь актуализированы проблемы сырьевого обеспечения и высокой энергоемкости традиционных производственных процессов. Задача сформулирована в направлении поиска сырьевого источника, снимающего во временной перспективе проблемы обеспечения потенциального увеличения объемов производства кремния полупроводникового качества, а также проблемы энергетического обеспечения этого процесса роста. Как перспективное решение, предложен метод получения кремния полупроводникового качества непосредственно из кварцевого песка, исключающий использование дорогих и дефицитных кварцитов и древесного угля. Перспективы кварцевого песка как сырья, замещающего кварцит, объективно предопределены высокой схожестью физико-химических характеристик этих материалов. Объективные предпосылки процесса замены кварцита подкреплены имеющейся практикой опробования в промышленных масштабах предлагаемых технологических решений. Для этого применяются молоэнергоёмкие процессы получения и очистки силанов, утилизации и реверсирования промежуточных технологических продуктов. Энергетическая эффективность метода обеспечивается исключением из технологии многотоннажного, энергоёмкого процесса получения металлургического кремния, а также энергозатратных методов, связанных с использованием низких температур (–30…–80оС). Технологическое решение позволяет отказаться от необходимости синтеза хлористого водорода – соответственно исключить из производства взрывоопасный высокотемпературный процесс. Предлагаемые решения открывают возможности вариативного использования известных технологий применительно к актуальным требованиям потребителей к качеству поликристаллического кремния. 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. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|