Солнечный кремний: пусть светит

Мимо парадного входа в «Киномакс—Урал» я прохожу минимум один раз в день. Прохожу и чувствую, как меня обдает чье-то жаркое дыхание, особенно летом, в солнечные дни. То фасадные витражи, собрав воедино энергию дневного светила, прожигают, словно огнем, все близлежащее пространство. А если увеличить силу излучения или сконцентрировать ее в одном месте? Тогда получим новый источник энергии — солнечный. Он восполняем, и у него просто гигантские ресурсы: подсчитано, что оттуда, с небес, на территорию России за одну неделю обрушивается такая силища, такая упругая мощь, что энергия всех наших запасов нефти, газа, угля и урана вместе взятых покажется солнечным зайчиком. И ведь впустую пропадает могучий и дармовой напор, вернее, пропадал…

Сияющие горизонты фотоэнергетики

Кыштымский горно-обогатительный комбинат, больше известный у местного населения как кварцитовая фабрика, находится на самом краю города, но вскоре должен стать центром по созданию новой высокотехнологичной отрасли промышленности, какой еще не было в Челябинской области. И первым шагом будет ввод в эксплуатацию пилотной установки по производству особо чистого (солнечного) кремния.

Первую продукцию намечается выпустить уже в июле 2010 года. С правительством Челябинской области это предприятие, известное тем, что с середины 60-х годов выпускает высокого качества кварцевый концентрат, подписало соглашение о совместном участии в реализации перспективного проекта, который, естественно, получил название «Солнечный кремний».

Конечный продукт будет использоваться для изготовления солнечных батарей. А им сегодня где только не нашли применение! Солнечную батарею можно установить на крыше любого здания или жилого дома, на автомобиле, крыльях самолета. Ее легко встроить в часы, калькулятор, ноутбук, фонарик. Она может обогревать, вырабатывать электроэнергию, быть зарядным устройством. Кроме того, солнечная батарея экологически чиста, в отличие от большинства источников, которые известны сегодня.

Развитие человечества невозможно без увеличения количества и повышения качества вырабатываемой электроэнергии. Во многих странах действуют правительственные программы поддержки развития наземной фотоэнергетики (так по-научному называют солнечный сегмент этой отрасли).

В США, например, через десять лет примерно 15 процентов от всей энергии, вырабатываемой для жилых домов, будет получено с помощью солнечных батарей. Германия начинала с «1 000 солнечных крыш», Япония достигла «70 000 солнечных крыш», США поставили себе задачу — «1 000 000 солнечных крыш». Даже Монголия и та встроилась в этот порядок — здесь родился проект «100 000 солнечных крыш».

Россия сейчас усиленно наверстывает упущенное. Хотя солнечные батареи наша промышленность выпускает давным-давно, с начала шестидесятых годов, для космических кораблей, которые, как известно, днем и ночью бороздят просторы Вселенной. И делает это наша страна по собственным разработкам и из собственных материалов. Вот, правда, с использованием солнечной энергии в повседневной жизни, каждодневном быту пока проблемы.

Шесть девяток чистоты

Задача, стоящая сегодня перед Кыштымским горно-обогатительным комбинатом, — наладить производство фотоэлектрических преобразователей энергии солнца в полном соответствии с вертикально интегрированным циклом: от выпуска поликремния улучшенного качества до поточного изготовления солнечных батарей, которым надлежит стать одной из альтернатив нынешним энергоносителям.

Как полагается в металлургическом процессе, начнем от печки — сырьевой базы для получения солнечного кремния. Оказывается, месторождения кварца в Челябинской области уникальны по своим характеристикам, этот минерал поддается процессам глубокого обогащения, чего нельзя сказать о его аналогах из других регионов России, и не только ее.

В первую очередь, речь идет о жильном кварце, добываемом на шахте в Слюдоруднике, о чем большинство из нас наверняка слышит впервые. Так что уральские кладовые продолжают щедро делиться с нами своими богатствами. Получаемый на Кыштымском ГОКе очищенный кварцевый концентрат ложится в основу шихты, которая получается благодаря использованию еще одного тонкодисперсного материала-углерода и связующего материала. Это и есть ноу-хау комбината. Кстати, графит тоже челябинский, с электродного завода.

— Наши преимущества заключаются в том, что мы знаем, как делать высокочистый кварцевый концентрат, — говорит генеральный директор ОАО «Кыштымский ГОК» Вадим Кузьмин.— Есть два критерия его чистоты: 99,9999 процента, или шесть девяток (6n), и аналогично — 99,99999… одиннадцать девяток (11n).

Наш кварц относится к первому варианту, что вполне достаточно для производства кремния с низким содержанием примесей. После анализа достигнутых в мире результатов по получению такого кремния и изготовлению из него солнечных панелей выбрали свой путь — улучшение качества металлургического кремния.

Это позволяет существенно уменьшить себестоимость продукции и снизить экологические риски на производстве. Первые пластины из мультикремния для выпуска солнечных батарей получили после трех с половиной лет плотной работы. Отправили их для контроля на Тайвань, получили оттуда положительное заключение.

Сейчас главная задача предприятия — найти заинтересованных инвесторов, которые бы захотели вложиться в новое дело. В Челябинской области пока таких отыскать не удалось… Но поиск продолжается. На территории комбината предстоит организовать опытное производство мощностью 120 тонн солнечного кремния в год.

Потребуется наладить металлургический процесс, создать участки по очистке кремния после плавки и перекристаллизации. Вся необходимая подготовительная работа уже завершена. В дальнейшей перспективе намечено довести выпуск особо чистого кремния до 3 тысяч тонн.

Это уже серьезные объемы, для крупнотоннажного производства будет нужна новая площадка, может быть, на территории Кыштымского радиозавода или где-то еще на Урале, где есть свободные площади, понадобится также новое оборудование.

Но что чрезвычайно важно — в нашей области расположены предприятия черной и цветной металлургии, химической, электронной, атомной промышленности, высок интеллектуальный потенциал региона, поэтому проблем с научными и производственными кадрами, способными обслуживать высокие технологии, наверняка не будет.

— Производство солнечного кремния состоит из нескольких этапов, каждый из которых ценен сам по себе, — подчеркивает заместитель генерального директора по науке ОАО «Кыштымский горно-обогатительный комбинат» Александр Клестов. — Исходное сырье — высоко-чистый кварцевый концентрат, который наш ГОК выпускал и выпускает не одно десятилетие.

Благодаря освоению солнечного кремния произойдет модернизация этого производства, увеличится выпуск продукции. Следующая операция — получение металлургического кремния повышенного качества. Это присадка, без которой не выплавить сталь с нужными потребителям свойствами. Спрос на него может быть большим: Южный Урал — край металлургический.

Этот же кремний после небольшой доочистки представляет интерес для производителей электроники. Наконец, конечный продукт: сам солнечный кремний. Товар, поставляемый производителям солнечных батарей. А мы будем делать их сами.

Теперь, когда я больше знаю об альтернативной энергетике, проходя мимо «Киномакса—Урала», испытываю тревогу: слышал по радио, что в Омске заключили соглашение с немецкой компанией «Сименс» на выпуск солнечного кремния и солнечных батарей… И вообще конкуренты из США, Японии, Германии, Италии не дремлют. Нам тоже нельзя.