От песка до солнечных батарей

Если где в России и развивается ударными темпами солнечная энергетика, то не иначе как в городе Усолье-Сибирском

Именно у нас, в пяти тысячах километров от Москвы, там, где согласно западной мифологии по улице ходят медведи и воют на луну голодные волки, работает и успешно развивается крупнейший в стране завод по производству поликристаллического кремния - энергосырья XXI века, которое используется в производстве солнечных батарей и микроэлектронике. Корреспонденту лично удалось поучаствовать в рождении процесса поликремния и даже подержать в руках сей чудо-материал.

Высокие технологии в сибирской глуши

На базе двух предприятий компании "Нитол" - Усольехимпрома и "Усолье-Сибирского Силикона" - за развитие солнечной энергетики взялись задолго до того, как вопрос об освоении альтернативных источников энергии был поставлен на государственном уровне. Еще тогда, пять лет назад, руководство компании было уверено: за технологией преобразования солнечного света в электроэнергию - будущее. На подготовку к внедрению высоких технологий, привлечение инвестиций, интеллектуальных и производственных ресурсов ушел не один год. Сегодня планы компании претворяются в жизнь ударными темпами. Первая партия поликристаллического кремния была получена прошлым летом. Сейчас, спустя год, мощность производства сравнима с тем объемом поликремния, который поставляли на мировой рынок все три завода в Советском Союзе. Не вызывают сегодня сомнения и перспективы начатого дела. По оценкам экспертов, уже к 2030 году треть мирового потребления будет осуществляться за счет солнечной энергии.

Цветы - подтверждение экологичности

Знакомство с технологией производства энергосырья XXI века началось с экскурсии. Водрузив на голову каску и вооружившись противогазом в компании с главным технологом "Усолье-Сибирского Силикона" Василием Огородниковым, корреспондент "СМ Номер один" отправился на производство. Первый вопрос - откуда у порога в цех, где "взращивают" поликремний, пара тройка цветущих клумб? Как-никак химическое производство.

- Система замкнутого водооборота и повторное использование исходного сырья позволяют избежать вредных выбросов и производить поликремний без ущерба для окружающей среды, - пояснил Василий Огородников. - Цветы - лучшее подтверждение экологичности внедренной технологии.

От песка - к "краковской колбасе"!

В упрощенном варианте, минуя массу технологических терминов, цепочка производства "материала будущего" выглядит следующим образом: на основе металлургического кремния, произведенного из кварцита (другими словами - обыкновенного песка) под воздействием химического синтеза с участием хлороводорода, специалисты получают волшебную субстанцию под названием трихлорсилан. Это прозрачная жидкость. Интересно, что малейшее соприкосновение с влагой в воздухе грозит ей обратным разложением на хлороводород. Именно поэтому во избежание незапланированных превращений производство оснащено весьма специфичным оборудованием. Плюс ко всему трихлорсилан - жидкость легкокипящая, именно поэтому в числе дополнительных производств на предприятии имеется и отдельно стоящая "фабрика" холода. Строптивая субстанция под названием трихлорсилан и лежит в основе создания поликристаллического кремния - именно на ее основе, прибегнув к ряду специфичных процедур, химики и получают кремниевый стержень. Его, в свою очередь, помещают в реакторы - огромные печи, где под воздействием температуры в 1000 градусов идет процесс осаждения поликристаллического кремния, - и стержень в буквальном смысле растет. Оптимальный размер "урожая", по форме напоминающего огромную палку краковской колбасы, - 120 сантиметров в диаметре и около 2 метров в длину. Далее поликремний дробится на мелкие кусочки, пакуется и отправляется - пока в основном на экспорт. Но это пока...

Главное - стерильность!

Производство поликристаллического кремния автоматизировано от и до. Контроль за процессом ведется из центра управления, где на мониторе одного компьютера отображаются все этапы рождения поликремния. Здесь же нажатием одной кнопки оператор может скорректировать любой из заданных параметров, заархивировать оптимальные показатели, найти данные производства за минувший месяц. Ручной труд задействован в производстве лишь на этапах установки стержней в реакторы, последующей выкладки "урожая" и упаковки поликристаллического кремния в полиэтиленовые пакеты. Над первыми двумя процессами трудятся работники, облаченные в спецодежду, - этакие комбинезоны космического фасона. Причудливый дизайн объясняется специфичностью производства - реакторы, высокая температура, полная стерильность, которая является железным постулатом, царящим в каждом цеху, на каждом этапе производства.

Поликристаллический кремний - продукт высочайшей чистоты. Чем меньше в нем микропримесей, тем выше его удельное электрическое сопротивление (УЭС). Чем выше УЭС, тем эффективнее будут ловить солнечную энергию произведенные на его основе фотоэлементы - те самые пластины в солнечных батареях, с помощью которых одна энергия волшебным образом преобразуется в другую.

Корреспондента "СМ Номер один", понятное дело, в святая святых - реакторный цех - не пустили. Но все-таки сочли возможным доверить журналисту окончательную упаковку готовой продукции.

Двадцать долларов убытка

Первым делом предстояло облачиться в спецодежду, правда, в отличие от комбинезонов, гораздо более демократичного покроя. Рабочий костюм укладчика-упаковщика (именно так официально называется должность) включает в себя одноразовые халат, шапочку, стерильную повязку и две пары перчаток. Первая пара защищает руки (по структуре своей поликристаллический кремний напоминает стекло): одноразовые матерчатые перчатки, наподобие тех, что надевают садоводы-огородники, уберегают от порезов и царапин. Вторая пара, теперь уже полиэтиленовых перчаток, защищает кремний от человеческих рук. Наспех облачившись в спецодежду, корреспондент с энтузиазмом ринулся к поликремнию, но тут же был остановлен бдительным сотрудником.

- Волосы из-под шапочки видны! - строго заметила девушка Полина, укладчик-упаковщик четвертого разряда.

Пришлось отступить и устранить недочеты. Александр Московский, начальник цеха по производству поликристаллического кремния, тем временем пояснял:

- Капля пота или упавший волос сравним с капелькой чернил в 50-метровом бассейне - мелочь, а чистоту испортит непоправимо.

Наконец, к месту работы корреспондент был допущен. Задача, казалось бы, стояла простая - сложить в небольшой полиэтиленовый пакет куски поликристаллического кремния, скрепить упаковку с помощью нехитрого аппарата, именуемого в народе запайщиком, и уложить результат трудов в коробку с ячейками. При этом необходимо соблюсти два условия: оперативность и точность. Первое (опять же в целях сохранения стерильности) - кремний как можно меньше должен пребывать в условиях открытого воздушного пространства. Второе (в целях соблюдения стандартов) в мешке должно быть ровно 5 килограммов 128 граммов поликремния. Однако отсутствие сноровки и точности глазомера делу не способствовали. Вожделенной цифры на дисплее весов все никак не выходило. Шапочка то и дело сползала на глаза, и руки в двух парах перчаток не слушались. В итоге, когда до конечного результата не хватало буквально сотни граммов, маленький кусочек кремния предательский выскользнул из рук и упал на пол. На вопрос о причиненном ущербе "силиконовцы" проинформировали: "Примерно 20 долларов... Но ничего, возьми вот этот", - приободрили специалисты, и процесс упаковки благополучно завершился.

К слову сказать, поликремний не только ценен (как с точки зрения интеллектуально-трудовых ресурсов, так и рыночной стоимости), но и необыкновенно красив. Искрящийся поликремний завораживает своим космическим, в буквальном смысле неземным, видом. Прибавьте к этому высокие технологии, перспективы, скрытые в емком определении "материал будущего" - и вы поймете, как пела душа рядового журналиста, прикоснувшегося (правда, не без ущерба в 20 долларов) к столь тонким материям.

Качество под контролем

Еще одно помещение, куда дозволили заглянуть корреспонденту, стал цех механической подготовки поликремния к лабораторным анализам. Несколько станков буквально только что с конвейера - гордость работников предприятия. Новое немецкое оборудование установили на производстве не так давно, его главная задача - подготовить материал к исследованиям на качество продукта. Основной критерий - удельное электрическое сопротивление и тип проводимости. Интересно, что анализам, которые косвенно говорят о данных показателях, в обязательном порядке подвергается каждая партия. Для этого с одного из образцов готовой продукции берут пробу, иначе говоря - срезают часть "обогатившегося" стержня. Далее в нем высверливают керн - поликристаллическую палочку диаметром примерно в сантиметр. Один из новых станков, который и призван быстро и качественно справиться с данной задачей, нам продемонстрировали в действии.

- Немецкое качество налицо: режущие элементы с алмазной крошкой, полностью автоматизированная система, - хвалит новое оборудование главный технолог Василий Огородников. - Обороты вращения, скорость подачи сверла... Все параметры процесса можно задать автоматически.

В подтверждение сказанного специалист-оператор нажимает рычаг - и буквально в считанные секунды станок справляется с поставленной задачей. Далее на основе керна и проходит комплекс анализов, позволяющий определить качество поликремния. Для части исследований керн подвергают и прочим механическим обработкам, над которыми трудятся другие, не менее "умные" станки. Интересно, что в спектре проводимых анализов есть и ряд исследований, где счет идет в буквальном смысле на микрочастицы.

Определяя степень чистоты продукта, специалисты из миллиардов микрочастиц определяют единичные молекулы примесей. Это все равно что среди пяти миллиардов иностранцев найти пятерых русских. Вот вам и высокие технологии! Специалисты предприятия не без гордости отмечают: усольский поликремний отличается высокой степенью чистоты. О должном качестве говорят и результаты анализов, проводимых за рубежом, и сами покупатели - производители солнечных батарей.

- Мы соединили несколько технологий в одну, внедрили, обкатали и путем проб и ошибок нашли оптимальные параметры производства, - поясняет Василий Огородников.

- Получается, что технологию вы разработали сами?

- Да, в определенной степени это наше ноу-хау.

От флешек до космических спутников

Сегодня на территории усольских предприятий компании "Нитол" ударными темпами воздвигают новые цеха, вспомогательные инфраструктуры. В масштабных работах в стиле социалистических строек, на которые так богаты патриотические фильмы советских времен, задействованы порядка десяти подрядных организаций и в буквальном смысле тысячи строителей. Причина столь масштабных преобразований - реализация программы по созданию инфраструктуры для российских нанотехнологий на базе предприятий компании "Нитол". В начале этого года амбициозный проект был поддержан государством в лице Российской корпорации нанотехнологий - в реализацию было решено инвестировать 7,5 миллиарда рублей. Сегодня освоение первого денежного транша уже идет полным ходом. Общая же стоимость проекта оценивается в 18,9 миллиарда рублей. В ближайших планах компании - уже к концу этого года обеспечить выпуск 3800 тонн поликристаллического кремния в год, то есть увеличить нынешние производственные мощности в 12 раз.

В следующем году компания планирует запустить и производство моносилана, продукта высоких технологий, который широко используется в микроэлектронике. Спектр его применения невероятно широк - от флешек до космического оборудования. Цель же столь масштабного проекта - создание инфраструктуры для развития солнечной энергетики и микроэлектроники в России, чтобы тот самый поликремний шел не только на экспорт, но и на передовые российские предприятия.

Метки:
Загрузка...