на основе принципа триа-лектики - гармонии и компромисса. Исключить субъективный фактор ци-вилизационного развития будущего - главная задача человечества.
Мир энергий триади-чен и включает в себя, наряду с кинетической и потенциальной, структурную энергию. Она соотносится с работой сборки системы из "простых веществ", являясь при этом гармоническим синтезом кинетической и потенциальной энергии. Прогрессивная эволюция протекает при росте структурной энергии системы.
Триалектика трактует развитие как разрешение существующих в системе противоположностей на основе их гармонического синтеза. Феномен жизни есть разрешение противоположности концентрирование-рассеяние энергии. Эмпирические обобщения, касающиеся социальной эволюции, основаны на принципах триалектики.
Феномен эволюционно-^ го времени обусловли-§ вает подход к социаль-р ному развитию в терми-§ нах риска. Ключевым § для эволюции является я- положение: будущее вы-1 страивается настоящим. ® Триалектика даёт науч-| ную основу для социаль-§ ного конструирования и « управленческих решений. | Она доказывает эволюци-| онную обусловленность
социогуманизма. •
КРЕМНИЕВЫЕ Ф?П ДНЯ НАЗЕМНОГО
ПРИМЕНЕНИЯ
НА ПЕРИОД
2016-2020 гг.
(технологические и экономические аспекты)
А.В. НАУМОВ, кандидат экономических наук А.В. НЕКРАСОВ (ОАО "ПП КВАНТ")
Основной целью настоящей статьи является обзор существующих технологий кристаллической кремниевой фотоэнергетики (как самой распространённой и достигшей наибольших успехов с точки зрения соотношения "стоимость-эффективность"), анализ сегодняшнего состояния и возможностей развития этих технологий. В настоящее время в РФ складывается благоприятная ситуация для организации производства фотоэнер-
Рис. 1.
Требования по локализации производства модуля c-Si в соответствии с Постановлением Правительства № 449.
10
© А.В. Наумов, А.В. Некрасов
Рис. 2.
Промышленные типы реакторов для получения поликремния: а - "Сименс"-реактор водородного восстановления Б1ИС13 (ТХС, обозначение "Сименс-ТХС", поликремний осаждается на затравочные прутки Б1ИС13 + И2 ^ Б/ + 3ИС1) либо пиролиза БИ2 (МС, обозначение "Сименс-МС", поликремний осаждается на затравочные прутки БН2 ^ Б/ + И2); б - реактор разложения МС (обозначение "КС-ТХС", поликремний получается в виде гранул Б1И2 ^ Б/ + И2) либо водородного восста2новления2 ТХС в "кипящем" слое КС (обозначение "КС-МС", поликремний получается в виде гранул БИС13 + И2 ^ Б/ + 3ИС1).
гетической продукции - Постановление Правительства № 449 от 28 мая 2013 г.1 одновременно создаёт меха-
1 Постановление Правительства № 449 от 28 мая 2013 г. "О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности". Доступно: www.pravo.gov.ru.
Рис. 3. Доли различных технологий производства в мире поликремния в 2011-2013 гг. (а) и усреднённая (оценочно, по данным 2012 г.) стоимость производства поликремния по различным технологиям (б).
низмы стимулирования строительства крупных "солнечных" станций (то есть формирует рынок сбыта) и выдвигает достаточно серьёзные требования к локализации в России производства компонентов этих станций. На рис. 1 приведены установленные законом относительные доли различных технологических операций в общей технологической цепочке получения кремниевого ФЭП и модуля.
В этом Постановлении речь идёт о ежегодном проведении конкурсов проектов, в которых используются возобновляемые источники энергии (ВИЭ), на право получения платежей путём заключения договора о предоставлении мощности в течение 15 лет с момента ввода объекта в эксплуатацию. При этом гарантированный государством возврат инвестиций составит около 14%. Договор _^ о предоставлении мощности (ДПМ) подразумевает заключение поставщиками и покупателями агентских договоров с центром финансовых расчётов. Заключая договор о предоставлении мощности, поставщик принимает на себя обязательства по строительству и вводу в эксплуатацию новых генерирующих объектов. В свою очередь, им гарантируется возмещение
>80 70 60 50 40 30 20 10 0
---А
Ф J? _n!° .О Л
л д in n> Q v г,-: О- -СЧ^ .Л1, -Л*
|> Л
т?чч?4 1>>- т«' т«- г41
-♦—доля Сименс-ТХС-процесса -■— доля КС-МС-процесса -А—доля прочих
Рис. 4.
Прогноз динамики изменения долей различных способов получения поликремния до 2023 г. (Источник - International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV-2012).
затрат на строительство генерирующих объектов через увеличенную стоимость мощности. В конкурсе предусмотрены требования по локализации производства оборудования в РФ, при достижении которого государство применяет льготы: уровень локализации устанавливается в 20% в 2013-2014 гг. и до 6570% к 2020 г.
Далее мы рассмотрим основные этапы производства ФЭП с точки зрения тенденций развития в мире, базируясь на International Technology Roadmap
for Photovoltaic, ITRPV-20122, особенностях формулировок Постановления Правительства № 449 и вытекающих из этого особенностях возможного развития солнечной энергетики в России.
Получение поликремния
Для получения поликремния, качество которого соответствует требованиям, предъявляемым в электронной и фотоэлектрической промышленности, необходим процесс его глубокой очистки. Наиболее широко применяемые в настоящее время технологии представлены на рис. 23.
Каковы доли различных технологий производства поликремния в мире, можно увидеть на рис. 3а, из которого следует, что около 88% всего поликремния сегодня в мире производится методом "Сименс-ТХС"; вторым по значимости является, но с сильным отставанием используется метод "КС-МС" -процесс получения поликремния разложением моносилана в реакторе с кипящим слоем - 7%. В качестве альтернативы доминирующему сейчас, но энергоёмкому "Сименс-ТХС"-про-цессу рассматривается существенно более дешёвый (см. рис. 3б) процесс "КС-МС", позволяющий на выходе получать гранулы поликремния и характеризующийся вдвое меньшей, как
2 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), 4th Edition - Results, 2012. Доступно: www.semi.org.
3 EPIA_Global_Market_Outlook_for_Photovolta-ics_2014-2018. Доступно: http://www.epia.org/.
Рис. 5.
Получение слитков моно-и мультикремния: а - метод Чохральского; б - метод вертикальной кристаллизации (метод Бриджмена); в - метод полунепрерывного литья в электромагнитном поле.
% 40 35 30 25 20 15 10 5 0
4
д • ■
\ Ф * 1
S \ •
* { - •А. ' я. > 4
* ч N
■ Ч
т»
«> Л i} A A iS nN Л Л г* т? т? # т? г* #
р-тип мульти Si р-тип MOHO-Si
n-тип моно Si
Мкм
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
@ г/Вт
\
—
,с$> -С?> jy _«S>
18 16 14 12 10 8 б 4 2 О
ф ф ф ^ гй> гб> б> ^
□ толщина Si пластины - расход Si (г) на производство 1 Вт
Рис. 6.
Прогноз динамики изменения до 2023 г. долей различных способов получения слитков моно- и мультикремния (а) и динамика и прогноз снижения толщины пластин и удельного расхода Si на Вт (б)
(Источник - International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV-2012).
заявляют производители, удельной энергоёмкостью.
На рис. 4 приведён прогноз, составленный International Technology Road-map for Photovoltaic (ITRPV-2012). По этому прогнозу доля "КС-МС"-процесса к 2023 г., как ожидается, вырастет до 40% в общем объёме производства, а доля "Сименс-ТХС"-процесса уменьшится до 55%.
Следует отметить, что в РФ (после закрытия проекта НИТОЛа и Роснано в Усолье-Сибирском) отсутствует производство поликремния. В свете же норм локализации, предписываемых Постановлением № 449, и в связи с необычайно низкими мировыми ценами на такое сырьё (в 2014 г. - 21-25 долл./кг) перспективы организации его в России кажутся сегодня экономически неоправданными. С учётом прогнозов ITRPV-2012 представляется необходимым рассмотреть возможность ис-
пользования задела российских разработчиков (ОАО ВНИИЭСХ, ИТ СО РАН, НПП КВАНТ и др.) как основу для отечественного экономичного способа получения поликремния из моносилана в качестве альтернативы энергозатратному Сименс-процессу. Заметим, что сегодня в мире нет возможности приобрести технологию типа КС-МС "под ключ" у проверенных инжиниринговых компаний с гарантированными технико-экономическими показателями (в отличие от возможности приобретения "под ключ" технологии "Сименс-ТХС").
Получение слитков
и резка на пластины
В настоящее время преобладающими способами производства слитков кремния для последующей резки на пластины является получение моно- и мультикремния одним из показанных на рис. 5 способов.
По экономическим соображениям до последнего времени слитки кремния значительно реже получали методом Чохральского. Так, например, в 2010 г. 58% всех ФЭП были изготовлены на мультикремнии. Стоимость монопластины Si в 2010 г. (размером 156 * 156 мм) составляла 3.90-4.10 долл./шт., что выше стоимости аналогичной мульти-пластины, которая составляла 3.70-
Фронтальный
серебряный
контакт
(трафаретная
печать)
Тыльный серебряный контакт (хим.осаждение из газовой фазы)
Прозрачный слой оксида индия-олова (ПО)
Аморфный кремний р-тип
Изолирующие слои аморфного кремния
Аморфный кремний п-тип
3.90 долл./шт. При таком соотношении цен даже более высокий КПД, получаемый на монопластине, делал производство ФЭП на мультикремнии более выгодным - пластина из моно-Si в пересчёте на 1 Вт условно стоила 0.2-0.25 долл./Вт против 0.17-0.18 долл./Вт пластины из мультикремния. Однако представляется, что в ближайшие годы тенденция безусловного доминирования мультикремния на рынке поменяется и доля монокремния существенно вырастет. Снижение стоимости исходного поликремния и совершенствование технологии производства монокристаллов и ФЭП привело в 2014 г. к тому, что разница в стоимости пластины из моно-Si и мульти-Si стала существенно меньше: в 2014 г. монопластина стоит 1.2 долл./ шт., а мультипластина - 0.99 долл./шт. (в пересчёте - 0.12 долл./Вт против б 0.10 долл./Вт). В ближайшие три года ™ эта разница станет ещё меньше4. Судя 1 по динамике (см. рис
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.