Кристаллический кремний в чистом виде является основным материалом для приготовления транзисторов, на которых находятся солнечная энергетика и современная электроника. И хотя в земной коре его больше четверти, не дешевым выходит окончательный продукт, как песок /оксид кремния/, а значительно дороже, чем редкие железо либо алюминий. Причина понятна: добыча чистого кремния требует температуры примерно 1 100 градусов по Цельсию и выше, притом не одна реакция. Все это занимает достаточно много времени и усиленно растрачивает энергию. Как разрабатывался метод производства и где используется кристаллический кремний, - разбирались эксперты раздела "Новости науки" издания инвесторов "Биржевой лидер".
Разработан экономичный способ производства кристаллического кремния
Ученые из Мичиганского университета /Соединенные Штаты Америки/, под руководством Мальдональдо Стивена, представили альтернативную процедуру, при которой получаются кристаллы кремния при 82,22 градусах.
Каким образом они добились этого? Когда сахаром вода перенасыщена, то первый образует кристаллы спонтанно, которые в народе известны нам как леденцы.
«Мы используем вместо воды жидкий металл. Вместо сахара - применяем кремний», - популяризует собственную технологию С. Мальдональдо. Безусловно, не всякий металл расплавляется при температуре горячей воды, поэтому в качестве жидкости ученые применяют галлий. Остальные же металлы, поставляя электроны, также преобразуют в чистый кремний тетрахлорид кремния, но с целью обеспечения кристаллизации без наращивания температуры; должен быть металл жидким, а плавится галлий при умеренной температуре.
При всем этом темные пленки из кристаллов кремния могут накапливаться на электродах из водянистого галлия. Стоит заметить, что пока диаметр у них очень мал – лишь полмикрометра, однако команда г-на Мальдональдо надеется повысить нынешнюю методику, а также добиться приготовления кремниевых кристаллов еще больших размеров, что даст возможность не только существенно удешевить электронику, но еще и солнечные батареи. Впрочем, рассматривается также применение легкоплавких других металлических сплавов в виде электродов.
«Еще достаточно рано оценивать, в какой мере эта процедура понизит стоимость кристаллического кремния, однако потенциал масштабируемому и радикально менее дорогому и более экодружелюбному техпроцессу определенно существует», - подчеркнул Стивен Мальдональдо.
Области использования чистого кремния
Целью исследования является анализ российского и мирового рынков поликристаллического и монокристаллического кремния, а также цепочки их передела в сферы солнечной энергетики наряду с электронной промышленностью. Поли- и монокремний относят к товарной группе из высокочистого /химического, кристаллического/ кремния.
Объектами изучения считаются поликремний и монокремний.
Существуют две приоритетные области использования высокочистого кремния – солнечная энергетика и электронная промышленность. Развитие бурными темпами области солнечной энергетики и последовавшая нехватка поликремния привели к инвестициям массовых масштабов в открытие новейших поликремниевых производств /2006–2008 годы/. Как результат, в 2009 г. возможности производств превышали спрос на материал. На сегодняшний день мировая отрасль уже выходит на очередной этап в развитии, который определяться будет в борьбе за потребителей более жесткой конкурентоспособностью поставщиков поликремния.
В Российской Федерации в настоящий период озвучен целый ряд проектов возведения предприятий поликремния, хотя выпуск /по состоянию на 2011 г./ фактически отсутствует. Таким образом, часть проектов пересмотрены были по причине финансово-экономического кризиса, а часть – были отложены на неопределенный срок. Все это ведет к тому, что на российских предприятиях монокристаллический кремний по-прежнему выращивают из импортного сырья либо производят по толлинговой схеме /то есть с последующим возвращением продукции зарубежному поставщику сырья/.
Еще в 2010 г. испытали российские переработчики кремния значительные финансовые трудности в связи с падением стоимости на сырье, а также материалы на рынке мирового уровня. Тем не менее, ряд предприятий продолжают увеличивать импорт сырья наряду с экспортом готовой продукции в виде слитков и пластин.
Кремний – это элемент ведущей подгруппы 4-ой группы 3 периода в периодической системе химических элементов Менделеева, под атомным номером 14.
В чистом виде кремний выделен был в 1811 г. французскими исследователями Жозефом Луи Гей-Люссаком, Луи Жаком Тенаром.
Автор: Ника Радуга
