Рассмотрено текущее состояние и перспективы развития мировых рынков полупроводникового поликристаллического кремния и монокристаллического солнечного и электронного кремния, получаемого методом Чохральского (Cz-Si). Отмечено, что после периода низких цен на ПКК, что препятствовало инвестициям в отрасль, наступает период выравнивания цен до уровня инвестиционной привлекательности. Приведены оценки баланса спроса и предложения до 2024 года и в долгосрочной перспективе. Проанализированы основные технологические схемы получения ПКК и Cz-Si в современных условиях. Отмечено, что некоторый профицит рынка ПКК сохранится в ближайшей и среднесрочной перспективе. Однако, провозглашенный всеми правительствами «зеленый поворот» в энергетике, развитие локальных рынков и восстановление цен до инвестиционно-привлекательного уровня, способствовало появлению новых проектов заводов по производству ПКК. Отечественная солнечная энергетика наконец приблизилась к порогу, который делает рентабельным реализацию всей технологической цепочки производства фотовольтаической продукции. Следующим этапом должно стать расширение локализованного производства Cz-Si в дополнение к существующему сегодня единственному производству в Подольске
Current state and prospects of development of world markets of semiconductor poly-Si and mono-Si are considered. Solar and electron grade silicon grown by Cz-Si method are under consideration. It was noted that after a period of low prices for poly-Si, which prevented financial investment in the industry, there is a period of price equalization to the level of investment attractiveness. Estimates of the balance of supply and demand until 2024 and in the long term are given. The main process diagrams of poly-Si and Cz-Si production under mod-ern conditions are analyzed. It was noted that some surplus of the poly-Si market will continue in the near and medium term. However, the “green turn” proclaimed by all governments in the energy sector, the development of local markets and the restoration of prices to an in-vestment-attractive level, contributed to the emergence of new projects for poly-Si plants. Domestic solar energy has finally approached the threshold, which makes it profitable to implement the entire technological chain of production of photovoltaic products. The next stage should be the expansion of localized production of Cz-Si in addition to the current sole fab in Podolsk.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2022-10-1-34-52
Нам представляется, что рынки ПКК и солнечного моно-кремния входят в новую фазу развития. При сохраняющемся некотором профиците рынка в целом, провозглашенный всеми правительствами «зеленый поворот» в энергетике, развитие локальных рынков и восстановление цен до инвестиционного оптимума, способствовало появлению новых проектов. Однако, новые проекты теперь должны соответствовать лучшим практикам, выработанным в период низких цен.
Отечественная солнечная энергетика наконец приблизилась к порогу, который делает рентабельным реализацию всей технологической цепочки производства фотовольтаической продукции. В свою очередь, реализация производства ФЭП и ФЭМ в таких объемах позволит дать импульс по смежным направлениям (производство комплектующих и расходных материалов: изделия из композитов и изостатического графита, ламинирующих пленок, технологических газов, магнетронных мишеней и многое другое). Кроме того, обоснованным будет и производство оборудования для этих задач, поставки которого либо затруднены, в связи с последствиями эпидемии, либо проблематичны из-за санкционных ограничений и опасений. Краеугольной задачей, безусловно, будет являться создание производства ПКК – продукта, вы-пуск которого прекратился с распадом СССР и так и не возобновился в последующие годы, несмотря на ряд попыток, закончившихся абсолютными неудачами. Следующим этапом должно стать расширение локализованного производства моно-Si методом Чохральского в дополнение к существующему сегодня единственному производству в Подольске. В настоящее время в России, наконец, сформировались условия для осуществления этого амбициозного и наиважнейшего для полу-проводниковой индустрии проекта.
Список литературы
- Наумов А. В., Пархоменко Ю. Н. / ХI Междунар. конф. по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, наноразмерных структур и приборов на его основе («Кремний-2018»). (Черноголовка, 2018). С. 11.
- Фалькевич Э. С., Пульнер Э. О., Червоный И. Ф., Шварцман Л. Я. Технология полупроводникового кремния. – М.: Металлургия, 1992.
- Сивошинская Т. И., Гранков И. В., Шабалин Ю. П., Иванов Л. С. Переработка тетрахлорида кремния, образующегося в процессе производства полупроводникового кремния. – М.: Экономика, ЦНИИ экономики и информации цвет. мет., 1989.
- Митин В. В., Кох А. А. // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2017. Т. 20(2). С. 99. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-2-99-106
- Photovoltaic Industry Price Trend: Polysilicon Sustains Minor Price Reduction While Large-Scale Products Remain Robust in Prices. https://www.energytrend.
com/pricequotes/20201014-19600.html (дата обращения: 18.02.2022). - Polysilicon the key factor in 2020 PV industry supply as value-chain production forecast at 140GW. https://www.pv-tech.org/editors-blog/polysilicon-the-key-factor-in-2020-pv-industry-supply-as-value-chain-production-forecast-at-140gw (дата обращения: 18.02.2022).
- What’s behind solar’s polysilicon shortage – and why it’s not getting better anytime soon. https://www.bernreuter.com/newsroom/pdf-articles/ (дата обращения: 18.02.2022)
- Trend Force: Prices of Polysilicon Expected to Remain Sturdy on High Levels in 2021 under Balanced Supply and Demand.
https://www.energytrend.com/research/20210107-20605.html - Xinyi Solar to enter polysilicon production with launch of new entity and Yunnan-based facility.
https://www.pv-tech.org/xinyi-solar-to-enter-polysilicon-production-with-launch-of-new-entity-and-yunnan-based-facility/ (дата обращения: 18.02.2022) - FBR polysilicon technology – promise or hype?
http://www.bernreuter.com/en/references/library.html (да-та обращения: 18.02.2022) - Daqo polysilicon demand hit by ‘dramatic rise’ in ASPs.
https://www.pv-tech.org/news/daqos-polysilicon-demand-hit-by-dramatic-rise-in-aspsShare (дата обращения: 27.12.21) - Daqo begins pilot production at new polysilicon facility, targets 105,000MT of capacity by start of next year.
https://www.pv-tech.org/daqo-begins-pilot-production-at-new-polysilicon-facility-targets-105000mt-of-capacity-by-start-of-next-year/ - Global and China Polysilicon Industry Report 2019-2023.
https://www.globenewswire.com/newsrelease/2019/05/24/1843135/0/en/Global-and-China-Polysilicon-Industry-Report-2019-2023.html (дата обра-щения: 18.02.2022). - China’s polysilicon output will reach 450,000 tons in 2020.
https://www.funcmater.com/china-s-polysilicon-output-will-reach-450-000-tons-in-2020.html (дата обращения: 18.02.2022). - PV Price Watch: Module prices stable as polysilicon prices continue downward trend.
https://www.pv-tech.org/pv-price-watch-module-prices-stable-as-polysilicon-prices-continue-downward-trend/ (да-та обращения: 18.02.2022). - Fu R., James T. L., Woodhouse M. // IEEE J. Photovoltaics. 2015. Vol. 5(2). P. 515.
https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2014.2388076 - Яркин В. Н., Кисарин О. А., Критская Т. В. // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021. Т. 24(1). С. 5.
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-1-5-26 - Критская Т. В., Шварцман Л. Я., Додонов В. Н., Кравцов А. А. / ХIII Междунар. конф. по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, наноразмерных структур и при-боров на его основе («Кремний-2020»). (Ялта, 2020). С. 27.
- Шашков Ю.М. Выращивание монокристаллов методом вытягивания. – М.: Металлургия, 1982.
- https://promvest.info/ru/novosti-promyishlennosti/v-kaliningradskom-regione-nachalos-stroitelstvo-krupneyshego-v-rossii-zavoda-po-vyipusku-oborudovaniya-dlya-solnechnoy-energetiki/ (дата обращения: 18.02.2022).
- Мощности по выпуску поликремния позволят производить 1000 ГВт солнечных панелей в год к 2030 г.
https://renen.ru/moshhnosti-po-vypusku-polikremniya-pozvolyat-proizvodit-1000-gvt-solnechnyh-panelej-v-god-k-2030-g/ (дата обращения: 18.02.2022). - Uecker R. // Journal of Crystal Growth. 2014. Vol. 401. P. 7.
- Zulehner W. Historical Overview of Silicon Crys-tal Pulling development.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921510799004274 (дата обращения: 18.02.2022). - ZSC представил кремниевые пластины сверхбольшого формата 218,2 мм – RenEn
- A. V. Naumov and Yu. N. Parhomenko, in XI Mezhdunarodnaya konferenciya po aktual’nym problemam fiziki, materialovedeniya, tekhnologii i diagnostiki kremniya, nanorazmernyh struktur i priborov na ego osnove («Kremnij-2018»). – (Chernogolovka, 2018). p. 11.
- E. S. Fal’kevich, E. O. Pul’ner, I. F. Chervonyj, and L. Ya. Shvarcman, Tekhnologiya poluprovodnikovogo kremniya (Metallurgiya, Moscow, 1992).
- T. I. Sivoshinskaya, I. V. Grankov, Yu. P. Shabalin, and L. S. Ivanov, Pererabotka tetrahlorida kremniya, obrazuyushchegosya v processe proizvodstva poluprovodnikovogo kremniya (Ekonomika, Moscow, CNII ekonomiki i informacii cvet. met.,1989).
- V. V. Mitin and A. A. Koh, Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Materialy elektronnoj tekhniki 20(2), 99 (2017); https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-2-99-106
- Photovoltaic Industry Price Trend: Polysilicon Sus-tains Minor Price Reduction While Large-Scale Products Remain Robust in Prices.
https://www.energytrend.com/pricequotes/ 20201014-19600.html (date of application 18.02.2022). - Polysilicon the key factor in 2020 PV industry supply as value-chain production forecast at 140GW.
https://www.pv-tech.org/editors-blog/polysilicon-the-key-factor-in-2020-pv-industry-supply-as-value-chain-production-forecast-at-140gw (date of application 18.02.2022). - What’s behind solar’s polysilicon shortage – and why it’s not getting better anytime soon.
https://www.bernreuter.com/newsroom/pdf-articles/ (date of application 18.02.2022). - Trend Force: Prices of Polysilicon Expected to Remain Sturdy on High Levels in 2021 under Balanced Supply and Demand;
https://www.energytrend.com/research/20210107-20605.html - Xinyi Solar to enter polysilicon production with launch of new entity and Yunnan-based facility.
https://www.pv-tech.org/xinyi-solar-to-enter-polysilicon-production-with-launch-of-new-entity-and-yunnan-based-facility/ date of application 18.02.2022). - FBR polysilicon technology – promise or hype? http://www.bernreuter.com/en/references/library.html (date of application 18.02.2022).
- Daqo polysilicon demand hit by ‘dramatic rise’ in ASPs.
https://www.pv-tech.org/news/daqos-polysilicon-demand-hit-by-dramatic-rise-in-aspsShare (date of application 27.12.21). - Daqo begins pilot production at new polysilicon facility, targets 105,000MT of capacity by start of next year.
https://www.pv-tech.org/daqo-begins-pilot-production-at-new-polysilicon-facility-targets-105000mt-of-capacity-by-start-of-next-year/ - Global and China Polysilicon Industry Report 2019-2023.
https://www.globenewswire.com/news-release/2019/05/24/1843135/0/en/Global-and-China-Polysilicon-Industry-Report-2019-2023.html (date of ap-plication 18.02.2022). - China’s polysilicon output will reach 450,000 tons in 2020.
https://www.funcmater.com/china-s-polysilicon-output-will-reach-450-000-tons-in-2020.html (date of application 18.02.2022). - PV Price Watch: Module prices stable as polysili-con prices continue downward trend.
https://www.pv-tech.org/pv-price-watch-module-prices-stable-as-polysilicon-prices-continue-downward-trend/ (date of application 18.02.2022). - R. Fu, T. L. James, and M. Woodhouse, IEEE J. Photovoltaics 5(2), 515 (2015).
https://doi.org/10.1109/JPHOTOV. 2014.2388076 - V. N. Yarkin, O. A. Kisarin, and T. V. Kritskaya, Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Materialy elektron-noj tekhniki 24 (1), 5 (2021);
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-1-5-26 - T. V. Kritskaya, L. Ya. Shvarcman, V. N. Do-donov, and A. A. Kravcov, in ХIII Mezhdunar. konf. po aktual’nym problemam fiziki, materialovedeniya, tekhnologii i diagnostiki kremniya, nanorazmernyh struktur i priborov na ego osnove («Kremnij-2020»). (Yalta, 2020). P. 27.
- Yu. M. Shashkov, Vyrashchivanie monokristal-lov metodom vytyagivaniya (Metallurgiya, Moscow, 1982).
- https://promvest.info/ru/novosti-promyishlennosti/v-kaliningradskom-regione-nachalos-stroitelstvo-krupneyshego-v-rossii-zavoda-po-vyipusku-oborudovaniya-dlya-solnechnoy-energetiki/ (date of appli-cation 18.02.2022).
- Moshchnosti po vypusku polikremniya pozvoly-at proizvodit’ 1000 GVt solnechnyh panelej v 2030 godu. https://renen.ru/moshhnosti-po-vypusku-polikremniya-pozvolyat-proizvodit-1000-gvt-solnechnyh-panelej-v-god-k-2030-g/ (date of application 18.02.2022).
- R. Uecker, Journal of Crystal Growth 401, 7 (2014).
- W. Zulehner, Historical Overview of Silicon Crys-tal Pulling development,
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921510799004274 (date of application 18.02.2022) - ZSC predstavil kremnievye plastiny sverhbol’shogo formata 218.2 mm – RenEn
https://renen.ru/zsc-predstavil-kremnievye-plastiny-sverhbolshogo-formata-218-2-mm/ (date of application 18.02.2022). - Intriga solnechnoj energetiki: yachejki n-tipa ili p-tipa? – RenEn
https://renen.ru/solar-energy-intrigue-n-type-or-p-type-cells/ (date of application 18.02.2022).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Бураченко А. Г., Тарасенко В. Ф., Генин Д. Е., Пучикин А. В.
Фотолюминесценция полиметилметакрилата при возбуждении KrCl эксилампой и KrCl лазером 5
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Лопухин А. А., Болтарь К. О., Гришина А. Н., Шишигин С. Е.
Многослойные интерференционные покрытия на основе слоёв кремния и двуокиси кремния на утоньшенных матричных фотоприемниках из InSb с повышенной механической прочностью и воспроизводимостью 14
Попов В. С., Першин Д. С., Храбров П. А., Морозова Е. А., Пономаренко В. П.
Рефлектография произведений искусства в диапазоне 0,9–1,7 мкм с использованием SWIR-камеры инфракрасного диапазона спектра 23
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Наумов А. В., Орехов Д. Л., Кульчицкий Н. А.
Прогресс в технологиях полупроводникового кремния (обзор) 34
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Овсянников В. А., Овсянников Я. В.
Особенности измерения температурно-частотной характеристики высокочувствительных несканирующих тепловизионных приборов 53
Алешков М. В., Попов С. В., Топольский Н. Г., Мокшанцев А. В., Михайлов К. А., Афанасов Д. С., Самсонов К. Н., Хамидуллин К. А., Ифтоди Л. А.
Анализ результатов испытаний средств визуализации различных диапазонов спектра для обнаружения очага возгорания и человека в огневом тренажерном комплексе ПТС «Уголек» 63
Денисов Д. Г., Устюгова М. Н., Фролова В. Е., Машошин Д. А., Гафаров И. И.
Анализ погрешностей метода динамической интерферометрии при контроле локальных поверхностных неоднородностей нанометрового уровня профилей оптических деталей 71
Киреев С. Г., Гавриш С. В., Шашковский С. Г.
Влияние механизма инициирования сильноточного импульсного ксенонового разряда на оптическую деградацию кварцевой оболочки в УФ-области спектра 90
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
A. G. Burachenko, V. F. Tarasenko, D. E. Genin, A. V. Puchikin
Photoluminescence of polymethyl methacrylate excited by a KrCl excilamp and a KrCl laser 5
PHOTOELECTRONICS
A. A. Lopukhin, K. O. Boltar, A. N. Grishina, and S. E. Shishigin
Multilayer interference coatings on the basis of the layers of silicon and dioxide of silicon on the thinning InSb FPA with increased mechanical strength and reproducibility 14
V. S. Popov, D. S. Pershin, P. A. Khrabrov, Е. А. Morozova, and V. P. Ponomarenko
Infrared reflectography of artworks with SWIR camera at wavelengths of 0.9–1.7 um 23
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
A. V. Naumov, D. L. Orekhov, and N. A. Kulchitsky
The recent progress of the semiconductor silicon technology (a review) 34
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
V. A. Ovsyannikov and Y. V. Ovsyannikov
Specifics of measuring temperature-frequency characteristics of high-sensitive staring thermal imagers 53
M. V. Aleshkov, S. V. Popov, N. G. Topolskiy, A. V. Mokshantsev, K. A. Mikhaylov,
D. S. Afanasov, K. N. Samsonov, K. A. Khamidullin, and L. A. Iftodi
Analysis of the test results of visualization means of various spectrum ranges for the detection of a fire source and a person in the fire training complex PTS «Ugolyok» 63
D. G. Denisov, M. N. Ustyugova, V. E. Frolova, D. A. Mashoshin, and I. I. Gafarov
The analysis of the errors of the dynamic interferometry method in the control of local surface inhomogeneities of the nanometer level of the profiles of optical parts 71
S. G. Kireev, S. V. Gavrish, and S. G. Shashkovskiy
Influence of flash ignition mechanism of high-current pulsed xenon discharge on the optical degradation of the quartz shell in the UV region of the spectrum 90
Другие статьи выпуска
Представлены результаты исследования влияния организации инициирования разряда на долговечность импульсной газоразрядной трубчатой лампы в спектральном диапазоне 200–300 нм. При последовательной схеме инициирования энергия излучения лампы снижается на 50 % от начального значения за 600 тысяч импульсов, что объясняется развитием слаботочного разряда по образующей разрядной колбы лампы, обращенной к «земляной» поверхности установки, и воздействию на нее повышенных тепловых и радиационных потоков на стадии формирования сильно-точного разряда. За счет поддержания слаботочного плазменного канала, стабилизированного по оси лампы, получено снижение скорости оптической деградации оболочки лампы в 8–10 раз при наработке в 1 млн импульсов.
Разработан, научно обоснован и экспериментально подтверждён метод динамической интерферометрии контроля локальных отклонений нанометрового уровня поверхностей оптических деталей от заданного профиля на основе алгоритма расчёта целевой функции – спектральной плотности одномерной корреляционной функции (СПКФ1 от англ. PSD (Power Spectral Density One Dimension)). Представлены теоретические и экспериментальные исследования, посвящённые определению среднего квадратического отклонения (СКО) локальных отклонений поверхностей оптических деталей диаметром до 100 мм и до 1000 мм, с учётом неисключённой систематической и случайной составляющих погрешностей определения целевой функции.
Приведены результаты полевых испытаний средств визуализации видимого, коротковолнового и длинноволнового инфракрасного диапазона спектра, предназначенных для обнаружения очага возгорания и человека в условиях дыма в огневом тренажерном комплексе ПТС «Уголек». Исследования проводились с целью экспериментального определения эффективности средств визуализации различных спектральных диапазонов при работе пожарных подразделений в непригодной для дыхания среде. При проведении исследования использовались общеизвестные научные методы: анализ, синтез и натурный эксперимент. В результате выполненного экспериментального исследования доказана эффективность применения камер коротковолнового инфракрасного диапазона – при ее использовании дальность обнаружения очага возгорания и человека в естественном дыме в пять раз больше, чем при использовании камеры видимого диапазона спектра.
Рассмотрена специфика измерения температурно-частотной характеристики современных высокочувствительных несканирующих тепловизионных приборов, являющейся основой для оценки, прогнозирования и сравнения их информационной эффективности, в частности дальности действия, при обнаружении и распознавании объектов, расположенных на естественном неоднородном фоне местности. Проанализированы основные факторы, влияющие на эту характеристику, с учетом того, что данные приборы обычно функционируют в контрастно-ограниченном режиме, в котором их эффективность лимитируется не шумом прибора, а ограниченной контрастной чувствительностью зрительного аппарата оператора-дешифровщика.
Проведено исследование иконы «Чудо Георгия о змие» (первая треть XVIII века) и картины «Натюрморт с кетой» (М. Соколов, 1930-е гг.) методом инфракрасной рефлектографии с использованием отечественной камеры ИК-диапазона спектра 0,9–1,7 мкм. Выявлены скрытые элементы изображения, не наблюдаемые в видимом диапазоне спектра.
Рассмотрены способы повышения механической прочности и воспроизводимости в конструкции двухспектральных утоньшенных матричных фотоприемников из InSb посредством напыления многослойных интерференционных покрытий на основе слоёв кремния и двуокиси кремния. Представлены результаты моделирования распределения механических напряжений и подавления погрешностей оптической толщины антиотражающих покрытий с различным количеством слоев. Получены экспериментальные образцы двухспектральных матричных фотоприемников, подтверждающие результаты моделирования.
Исследованы спектры фотолюминесценции различных образцов полиметилметакрилата (ПММА) при возбуждении излучением KrCl эксилампы на длине волны 222 нм с шириной полосы 2 нм и узкополосным излучением KrCl лазера ( = 222 нм), а также спектры пропускания этих образцов. Установлено, что исследуемые образцы ПММА согласно их спектрам пропускания могут быть сгруппированы в три характерные группы с различной коротковолновой границей пропускания, изменение которой влияет на спектры фотолюминесценции. Показано, что плотность мощности излучения, возбуждающего фотолюминесценцию ПММА, существенно влияет на спектр излучения ПММА в ультрафиолетовой и видимой областях спектра.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400