Исследователи Физико-технического института МНиВО РК разработали комбинированную технологию утилизации отходов ферросплавного производства и кварцевой крошки с получением кремния солнечного качества.
Новизна представленной разработки заключается в том, что в ней не используются дополнительные этапы традиционной очистки в газовой фазе. В результате получен кремний солнечного качества, пригодный для создания фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и шлакощелочного цемента высоких марок.
Солнечная энергетика в мировом электропотреблении занимает третье место среди возобновляемых источников энергии, что способствует росту спроса и производственных мощностей на поликристаллический кремний, являющийся основным материалом при производстве солнечных модулей.
Для производства солнечных батарей непосредственно из технического кремния необходимо проведение дополнительных стадий очистки физико-химическими методами. Полученный таким образом материал может быть применен в производстве солнечных модулей, однако велики производственные затраты, а также сообщается о сложности в контролировании содержания бора и фосфора в получаемом материале.
Основными затратами при производстве металлургического кремния являются затраты на вскрышные и добычные работы, а также затраты на электроэнергию. При получении солнечного кремния необходимо также учитывать затраты на химические реагенты и затраты на производственную и экологическую безопасность.
Учёные Физико-технический института предлагают использовать дешевое сырье для получения кремния, а также производить рафинирование полученного кремния до солнечного качества более дешевыми и экологически чистыми методами.
В результате исследований получен металлургический кремний из мелкодисперсных отходов ферросплавного производства и кварцевой крошки методом алюмотермии. Отработана и усовершенствована технология поэтапного рафинирования MG-Si до SoG-Si. На выходе получены кремниевые слитки пригодные для изготовления ФЭП.
Разработан процесс, который может быть использован для производства кремния в промышленных масштабах и который, путем использования в качестве сырья отходов ферросплавного производства и кварцевой мелочи, позволяет получать чистый кремний для солнечных батарей, избегая вовлечения дорогостоящей газовой фазы.
Эффективная технология получения и очистки кремния позволит разработать метод производства высокочистого кремния для солнечной энергетики. Данный метод обеспечивает низкую себестоимость процесса и экологическую безопасность, соответствуя современным требованиям к устойчивым технологиям. Шлак, полученный в процессе получения кремния, может быть использован для получения шлакощелочного цемента высоких марок.
Фото: Металлургический кремний, полученный из микросилики, Караганда
Научный проект АР 14870910 Переработка отходов ферросплавного производства и отходов обогащения кварцевой руды для получения кремния солнечного качества и шлакощелочного цемента
Научный руководитель Б.Н.Мукашев, доктор физико-математических наук, академик НАН РК
