Согретые Солнцем

После реализации проекта по созданию производства поликристаллического кремния на промышленной площадке ООО «Усолье-Сибирский силикон» компания НИТОЛ намерена занять от 5 до 10% мирового рынка сырья солнечного качества. Первая партия продукции была выпущена весной этого года. Степень готовности проекта достаточно высокая. При выходе на проектную мощность на предприятии планируется выпускать 3,8 тыс. тонн поликремния в год. В компании не исключают, что в ближайшей перспективе займутся и выпуском продукции более высокого, электронного качества.

Мерки земные и космические

Более десяти лет работает на острове Ольхон в поселке Узуры солнечная электростанция. Она обслуживает обсерваторию и гидрометеостанцию. Генерируемой электроэнергии хватает для освещения помещений, работы оборудования и бытовых приборов. Вероятно, станция в Узурах на сегодня является единственным примером использования альтернативной энергетики в Иркутской области.

– Хотим мы этого или нет, Россию ожидает работа по становлению солнечной энергетики, – считает генеральный директор ООО «Усолье-Сибирский силикон» Георгий Петров.

На базе предприятия, которое он возглавляет, реализуется проект по выпуску поликристаллического кремния – основного сырья для производства солнечных батарей.

– Все передовые страны это уже давно поняли и занимаются развитием отрасли. Зачем сжигать нефть, газ и уголь, когда их запасы ограничены? Намного разумнее эти ископаемые богатства пустить на химический передел, а электроэнергию получать из солнечного света.

Однако пока солнечная отрасль не конкурирует с традиционными видами производства электроэнергии. Капитальные вложения здесь являются достаточно затратными. Но чем дальше она будет развиваться, тем более привлекательной будет становиться, и одна из причин этого – уменьшение запасов углеводородного сырья.

По оценке экспертов, сейчас солнечная энергетика занимает не более 1% от общего объема электроэнергии, производимой в мире. В то же время они характеризуют рынок поликристаллического кремния, из которого изготавливаются солнечные модули, дефицитным и быстрорастущим. В подтверждение приводятся такие данные: в мире спрос на ПКК обгоняет предложение практически на 50%, а ежегодные темпы прироста производства солнечных элементов превышают 30%.

Тонкости химического анализа

– Не допуская некачественное сырье на производство, мы страхуем себя от получения некачественной продукции, – говорит мне, облаченной в стерильный халат и бахилы, начальник лаборатории технического контроля ООО «Усолье-Сибирский силикон» Татьяна Огибалова.

Она сопровождает меня по рабочим комнатам лаборатории и выступает в качестве гида, в данном случае даже правильнее будет сказать – гида-переводчика, потому что большинство терминов, которые она произносит, требуют немедленного разъяснения.

– Это спектрометр, – сообщает Татьяна Огибалова, указывая на крупногабаритный прибор, чем-то напоминающий ксерокс.

– Для чего используется? – спрашиваю.

– Это современное аналитическое оборудование, которое позволяет на микро-уровне определить состав и количество примесей в исследуемом веществе. В данном случае речь идет о трихлорсилане – одном из сырьевых составляющих производства поликремния. И содержание микропримесей в нем определяется на уровне 10 в минус восьмой и даже в минус девятой степени. Содержание измеряемых примесей настолько мало, что кристально чистыми должны быть все химические реактивы и вода, которая используется для подготовки к анализу.

Наряду с трихлорсиланом тщательно исследуются и другие материалы, выступающие в качестве сырья для поликремния – металлургический кремний и хлористый водород.

– Данный прибор применяется для де-ионизации воды. Соли жесткости, калий, магний, алюминий, железо – все эти элементы из нее удаляются, – пытается посвятить меня в тонкости химического процесса Татьяна Огибалова.

– То есть с помощью этого прибора вы получаете дистиллированную воду?

– Деионизованную, – поправляет она. – По сравнению с ней дистиллированная очень грязная.

Требования к чистоте очень жесткие, поэтому контроль начинается с первого звена технологической цепочки – реактора синтеза, и далее на каждой стадии процесса. Так что даже незначительное количество нежелательных примесей обнаруживается еще до получения готового продукта. Технологи, видя результаты анализов, начинают корректировать процесс, поэтому на выходе продукт всегда соответствует норме.

Останавливаемся у очередного прибора. На нем тоже анализируется содержание примесей. Внутри установки вмонтирована видеокамера, которая позволяет наблюдать за процессом по монитору компьютера.

– Чтобы добиться результата, выгорание пробы должно пройти до конца, – рассказывает инженер-химик Александр Джугашвили. – Температура внутри установки сейчас около пяти тысяч градусов. Один анализ длится примерно минуту, за это время мы можем узнать о содержании в пробе самых разных элементов. Каждый из них имеет единственное, характерное только для него излучение атомов. И его мы можем поймать и зафиксировать.

Химики говорят, что в пробах можно обнаружить почти всю таблицу Менделеева. Другое дело, что не стоит задача выявлять все примеси. Так, можно определять содержание серебра и золота, однако концентрация этих металлов ничтожно мала.

– Мы посчитали для интереса, сколько в цистерне трихлорсилана золота, – вступает в разговор Татьяна Огибалова, – и пришли к выводу: чтобы собрать 1 грамм драгоценного металла, предприятию нужно работать в стабильном режиме целый год. Крайне низкая концентрация.

За Солнцем вокруг света

Стоимость организации производства поликристаллического кремния на базе ООО «Усолье-Сибирский силикон» оценивается в 600 млн. долларов. Половина этой суммы уже освоена. Первой ступенью реализации проекта стало восстановление выпуска трихлорсилана. Этот продукт производился на заводе в течение нескольких десятилетий, вплоть до банкротства в начале 2000-х годов. После того как предприятие выкупила компания НИТОЛ, оно стало рассматриваться в качестве базы для развития производства сырья для солнечной энергетики.

– За два года производство трихлорсилана было заново выстроено, – вспоминает Георгий Петров. – Из корпусов было буквально выброшено все: и старое оборудование, и трубопроводы, и кабели. Проведена масштабная работа по укреплению строительных конструкций, поскольку цех эксплуатировался до этого уже порядка 30 лет и имел серьезную изношенность. Сейчас он практически как новый. Так что к настоящему времени проведена реконструкция и восстановлено производство основного сырья – трихлорсилана высокого качества.

Основной объем трихлорсилана будет направляться НИТОЛом на производство поликремния, и только излишки – продаваться на открытом рынке. Собственно, это и есть второй этап реализации проекта. Он предполагает поэтапный ввод в эксплуатацию цехов по производству поликремния общей мощностью до 3,8 тыс. тонн в 2009 году. Таким образом, НИТОЛ планирует занять от 5 до 10% мирового рынка поликремния солнечного качества, емкость которого сейчас составляет порядка 38 тыс. тонн.

Гендиректор предприятия подчеркивает, что степень готовности проекта достаточно высокая. Часть импортного и российского оборудования получена, остальное готовится к отгрузке. Практически за весь объем поставщикам переведены деньги.

Пробная партия поликремния, которая была выпущена на предприятии летом, показала, что продукт соответствует требованиям потребителей. А китайская компания Trina Solar произвела из него солнечные модули.

Третьим этапом проекта может стать производство в Усолье-Сибирском вэферов – пластин из поликремния, на которые наносится специальное покрытие, – и получается солнечный элемент. Из них, в свою очередь, изготавливаются модули или солнечные батареи.

– Опытное производство пластин уже сейчас закладывается в проект. Под него определено помещение. Если все сложится успешно, то, думаю, вэферы начнем выпускать года через два. Батарея – это слишком дальнее звено цепочки, и перед нами не стоит задача освоить ее выпуск. Сейчас важно создать сырьевую основу для производства поликремния, а дальше уже будет видно, – отметил Георгий Петров.

Поставщики энергии солнца

Пока единственная в регионе солнечная электростанция на Ольхоне продолжает генерировать энергию, жители Европы устанавливают на своих домах панели и учатся зарабатывать деньги в нарождающейся отрасли. Государственные программы пред-усматривают поощрение частных производителей солнечной электроэнергии. То есть у жителей имеется возможность, установив модули, не только самим пользоваться произведенной энергией, но и появляющиеся излишки поставлять в общую систему. За каждый кВт/ч они получают от 40 до 50 центов. Такие цены позволяют даже рассчитывать на некую прибыль.

Георгий Петров говорит, что предприятие, которым он руководит, готово показать пример соотечественникам и в будущем использовать альтернативную энергию, установив у себя на корпусах солнечные батареи.

– Мы будем постепенно устанавливать панели, изготовленные партнерами на основе нашего сырья. Нужно, чтобы люди воочию увидели, что батареи успешно используются.