Бурное развитие в мире гелиоэнергетики за последние полтора десятка лет привело к формированию новой, чрезвычайно перспективной самостоятельной отрасли с грандиозными возможностями, затрагивающими практически все сферы человеческой жизнедеятельности. При этом сам по себе объективный процесс развития солнечной энергетики усиливается обострением сложнейших проблем, вызванных жизнедеятельностью самого человека, - перспективой исчерпания запасов нефти и газа, а также проблемами экологического характера...
Даешь поликремний!
Ученые подсчитали, что ежегодно в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за... 2 млн лет. С другой стороны, было установлено, что полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли всего за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля, урана и т.д.
Как известно, трансформация солнечной энергии в электрическую осуществляется с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), основанных на полупроводниковых свойствах кремния (моно- и поликремний), используемых также в производстве транзисторов, микросхем, кремневых пластин и самих ФЭП.
ПОЛИКРЕМНИЙ (ПК) - ЭТО БОЛЕЕ 70% ВСЕХ ПОТРЕБЛЯЕМЫХ МИКРОЭЛЕКТРОНИКОЙ МАТЕРИАЛОВ. Он выпускается на основе металлургического кремния, мировое производство которого достигает 1,5-2,0 млн тонн в год. И только 1% из этого количества идет на получение ПК по так называемому классическому методу - путем восстановления технического кремния, полученного из кварцитов, и на последней стадии водородным восстановлением кремния в реакторах осаждения ("Сименс-процесс"). Правда, основным недостатком этого метода является высокая стоимость конечного продукта...
Если потребление ПК для нужд гелиоэнергетики составило в 2006 году 23 тыс. тонн, то уже в 2008-м - свыше 46 тыс. тонн. Дефицит в ПК в прошлом году достиг 32 тыс. тонн, а стоимость 1 кг ПК - 200 амер. долларов.
Чистота исходного сырья для получения поликремния имеет принципиальное значение, ибо более половины всех издержек производства по его получению приходится на стадии глубокой очистки технического кремния до требуемой техническими условиями чистоты. Совершенно очевидно, что жесткая привязанность начальной чистоты газовых соединений кремния к чистоте исходного сырья и необходимость использования большого арсенала дорогостоящих, многостадийных и энергоемких методов по глубокой очистке газовых фаз кремния являются основным препятствием для кардинального решения проблемы снижения себестоимости ПК и, соответственно, его массового использования в фотоэлектрических станциях. И для этого имеются два пути.
Первый: использование в качестве исходного сырья высокочистых кварцитов с содержанием основного компонента не менее 99,99% и без примесей бора и фосфора. Но в мире подобные месторождения встречаются редко. А вот второй путь более реален. Он состоит в использовании синтетического диоксида кремния особой степени чистоты (СДК ОСЧ), применяемого для решения проблем оптического стекловарения, волоконной и силовой оптики. Между тем метод получения СДК ОСЧ на основе комплексной переработки диатомитов с месторождений Армении по своим технико-экономическим параметрам не имеет себе равных и не только выгодно отличается от существующих методов производства СДК ОСЧ, но и в зависимости от поставленной задачи позволяет выпускать как порошковый, так и квазистеклообразный (кусковой, механически прочный) продукт.
Проблемы с сырьевой базой для производства поликремния получили особую актуальность после распада Союза. В СССР для нужд электронной промышленности производилось более 500 тонн ПК в год. При этом 70% ПК производилось на предприятиях Украины. В середине 1990-х годов все эти предприятия работали на уровне 15-20% своих мощностей, в том числе и по причине исчерпания запасов чистых кварцитов на территории Украины. Еще 17% ПК производилось в Бишкеке (Кыргызстан) и 13% - в НПО "Элма" (г.Москва).
Просмотрели... целую отрасль
В 1991 году сотрудниками НИИ "Химтех" при финансовом участии НПО "Транзистор" после ознакомления с производствами поли- и монокремния в гг. Запорожье и Донецк были выполнены работы по теме "Исследования возможности использования местного сырья для получения монокристаллов кремния". В качестве объектов для исследования были выбраны кварциты Гнишикского месторождения (Вайоц Дзор) и СДК 6N чистоты для оптического стекловарения и волоконной оптики (авторская разработка НИИ "Химтех").
ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ КВАРЦИТОВ СДК БЫЛИ НАПРАВЛЕНЫ В МОСКОВСКОЕ НПО "ЭЛМА" ДЛЯ АРБИТРАЖНОГО АНАЛИЗА. Согласно акту испытаний, все направленные образцы по примесному составу (отсутствие примесей бора и фосфора в пределах чувствительности химико-спектрального анализа) полностью отвечают требованиям ТУ (технические условия. - Ред.) на сырье для получения металлургического кремния - как исходного сырья для производства поликремния.
На территории Армении выявлено свыше 20 месторождений кварцитов различного генезиса и мощностей залегания, что, безусловно, представляет собой уникальное геологическое явление. Другим природным продуктом, дополняющим и усиливающим сырьевую базу страны для получения поликремния, являются диатомиты. Все это наряду с научно-техническим и промышленным потенциалом химкомплекса - в первую очередь сохранившие мощности ЗАО "Завод Наирит" и ЗАО "Ванадзор-Химпром" (в середине 1990-х годов - "Прометей Химпром". - Ред.) - послужило основой для заключения "Протокола о намерениях" по сотрудничеству между Министерством промышленной политики Украины и Союзом промышленников и предпринимателей Армении в области производства и реализации полупроводниковых материалов (25 июня 1998 года, г.Ереван).
Один из пунктов протокола гласит: "Стороны организуют проведение совместных исследований и внедрений научно-технических разработок в области производства перспективных полупроводниковых материалов и изучение возможных рынков сбыта в Украине, Армении, а также в третьих странах". Кроме того, "стороны организуют совместные исследования по развитию электронного машиностроения в Украине и Армении"...После чего уже правительство Армении принимает постановление N147 от 13.03.99г. "О мероприятиях по многостороннему применению кварцитов Гнишикского месторождения".
ОДНАКО ВСЛЕДСТВИЕ НЕДОСТАТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ДЛЯ ФИНАНСИРОВАНИЯ РАБОТ ПО ЗАВЕРШЕНИЮ геологоразведочных работ на месторождении, а также чехарды со сменой профильных министров в период 1998-2001 гг. (Г.Нанагулян, Г.Геворкян, К.Чшмаритян) указанное постановление осталось на бумаге. Примечательно, что в своем письме от 26.11.99г. (N 17/11-4-177) в адрес Минпромторга РА замминистра промполитики Украины А.И.Даниленко сообщает, что украинская сторона неоднократно направляла армянскому министерству межведомственное соглашение о кооперации в сфере производства полупроводниковой продукции, но все они остались без ответа. Более того, Даниленко в своем письме доводит до сведения армянской стороны, что Министерство промполитики Украины готово рассмотреть предложение Минпромторга по созданию совместных предприятий по производству полупроводниковых материалов на базе украинских предприятий. Однако и это исключительно перспективное предложение с далеко идущими позитивными последствиями для экономики Армении было проигнорировано Минпромторгом РА путем "гордого" молчания...
Таким образом, по причине отсутствия у Минпромторга РА четко обозначенной программы экономического развития страны была упущена реальная возможность создания в республике новой перспективной, динамично развивающейся на мировом рынке отрасли экономики с ярко выраженными локомотивными функциями, способной объединить ряд ранее созданных, но частично простаиваемых предприятий в единый производственный цикл. Подключение к мощному промышленному потенциалу Украины обеспечило бы в долгосрочном плане надежную основу для развития ключевой отрасли экономики.
И НАКОНЕЦ О ТОМ, ЧТО МОГЛО ДАТЬ ЭКОНОМИКЕ АРМЕНИИ СОЗДАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИКРЕМНИЯ СОЛНЕЧНОГО КАЧЕСТВА по полной производственной программе. Во-первых, упорядочение и упрочение сырьевой базы также для стекольной промышленности во всем ее многообразии - от производства безсвинцового, суперпрозрачного стекла для тарирования элитных алкогольных напитков до широчайшего ассортимента листового стекла по флоат-методу. Во-вторых, на производственных площадях предприятий, имеющих опыт работы с термическими процессами - к примеру, на чаренцаванских заводах "Центролит" и "Автолит" - были бы созданы высококонкурентные производства металлургического кремния солнечного качества, часть которого выступает на мировом рынке как самостоятельный продукт.
И в-третьих, уже названные гиганты химпрома по всем параметрам наиболее подготовлены к реализации этапов "Сименс-процесса" и производству поли- и монокремния. Эта их подготовленность в состоянии в разы и даже на порядок сократить капвложения на создание производства поликремния в объеме 500-1000 тонн в год, что соответствует выпуску готовой продукции на сумму $2-3 млрд. Одновременно открывается перспектива получения огромного ассортимента мало- и среднетоннажной продукции различного целевого назначения, но это уже тема для другого обзора.
Кстати говоря, на переговорах с Украиной в качестве крупного потребителя поли- и монокремния в Армении рассматривался Аштаракский завод силовых преобразователей. Завод, еще до недавних пор простаивавший в относительно сохраненном состоянии, далее был раскулачен до состояния, не поддающегося восстановлению. Еще одно яркое свидетельство политики преступной приватизации...
С.БАБАЯН, д-р хим.наук, профессор
"Голос Армении"