«КРЕМНИЙ З ПІСКУ» – ЕТАП РОЗВИТКУ ТЕХНОЛОГІЇ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО КРЕМНІЮ: ДОСВІД І ПЕРСПЕКТИВИ

Abstract

На основі аналізу сучасних методів отримання напівпровідникового кремнію виділено критичні фактори, що впливають на перспективи розвитку галузі – це проблеми сировинного забезпечення та висока енергоємність виробничих процесів. Як альтернативне рішення, запропоновано метод отримання кремнію напівпровідникової якості безпосередньо з кварцового піску, що виключає використання дорогих, дефіцитних кварцитів та деревного вугілля. Забезпечення енергетичної ефективності методу здійснюється завдяки виключенню з технології багатотоннажного, енергоємного процесу карботермічного відновлення кварцитів у руднотермічних пічах (стадія одержання металургійного кремнію, температура до 2000°С, 12‑17 МВт∙г/т), виключення з подальшої технології методів високоенерговитратних операцій розподільчої конденсації ПГС (температура нижче – 60°С), вибухонебезпечного високотемпературного процесу синтезу хлористого водню (температура до 2300°С), а також операції високотемпературного гідрування тетрахлоріду кремнію (температура ~. 1270°С). Перевагою нової технології є також можливість утилізації техногенних відходів абразивної, електродної промисловості, кремній органіки та інших кремнійовмісних відходів. Проведення активування шихтової композиції в твердої фазі забезпечує її ефективне низькотемпературне хлорування в шахтному хлораторі. Подальші етапи технології – ректифікаційне очищення тетрахлоріду кремнію, низкотемпературне гідрування з метою одержання силанів, постадійна сепарація компонентів ПГС (суміш силанів, хлористого водню, водню). Нова технологія забезпечує можливість подальшого одержання стрижнів полікристалічного кремнію за методами: піроліза моносилану (Dupon-процес), водневим відновленням кремнію (CVD-процес), або гранульованого кремнію (піролізом моносилана у псевдоскрапленому шарі частинок кремнію – Dassel-процес). Застосування у новій технології молоенергоємних процесів одержання та очищення силанів, утилізації та реверсування проміжних технологічних продуктів відкриває можливості варіативного використання відомих технологій стосовно актуальних вимог споживачів до якості полікристалічного кремнію.