Получение кремниевых пластин для солнечной энергетики: Методы и технологии

А. С. Басин, А. В. Шишкин

В настоящее время кремний безусловно является одним из основ­ных энергетических материалов. К их числу относятся также различные стали, медь и алюминий. Монокристаллический кремний уже незаме­ним в силовой преобразовательной электротехнике и в массовой управляющей электронике, которые основаны на полупроводниковых материалах. Кроме того, почти одновременно с их появлением нача­лось расширение применения фотоэлектрических приборов, в том чис­ле полупроводниковых "солнечных элементов", которые обусловили становление и развитие "солнечной энергетики". Она играет теперь заметную роль не только в странах, "богатых солнцем", есть перспек­тивы ее более широкого развития. Именно это определяет необходи­мость совершенствования технологий получения специфических мате­риалов и изделий: пластин и пленок кристаллического кремния, тонких пленок аморфного гидрогенизированного кремния и многослойных структур на кремнии. Все они используются как материалы солнечных элементов, идет их постоянное совершенствование.

Главная цель предлагаемой вниманию читателей книги — инфор­мационная подготовка новых технологических разработок. Опыт пока­зывает, что без этого этапа невозможна достаточно быстрая реализация сложных наукоемких технологий, к числу которых относятся и высоко­температурные технологии, типа кремниевых. Это касается выращива­ния крупных монокристаллов и получения тонких пластин и лент. Изу­чение проблемы непрерывнолитых лент показало, в частности, что для достижения эффективных производственных результатов будет недос­таточно ограничиться решениями задач формообразования, теплоотда­чи и кристаллизации, часто понимаемых в качестве фундаментальных. Очень важно правильно решить задачи управления процессом, без ко­торого невозможна реализация заданных технологических условий.

Эта книга представляет собой один из результатов специального комплекса научно-технических исследований, проводившихся в Инсти­туте теплофизики СО АН СССР с 1977 по 1992 г. Практическая цель заключалась в реализации новых идей непрерывного получения про­филированных металлических изделий (прутков, полос, труб и др.) непосредственно из расплава сталей, алюминиевых и других сплавов. Эти работы были начаты в отделе физико-технических проблем метал­лургии, сотрудником которого некоторое время был первый из авторов, и продолжены в отделе новых технологий и материалов, где авторы работают уже вместе в лаборатории теплофизики энергетических мате­риалов.

Работу над книгой активно поддерживал академик РАН М. Ф. Жу­ков, член Отделения физико-технических проблем энергетики РАН, председатель Научного совета по новым материалам и технологиям Сибирского отделения РАН.

Совершенствованию содержания книги в немалой степени способ­ствовали замечания и советы научных редакторов книги — доктора тех­нических наук Н. А. Рубцова и доктора химических наук Л. А. Борисо­вой, рецензента — доктора физико-математических наук Р. Ґ. Шарафут- динова, редактора Т. А. Никитиной. Высокое качество издания было бы невозможно без большого труда сотрудников Информационного цен­тра Института теплофизики СО РАН — Ш. И. Акбулатова, Н. С. Пивова — ровой, Н. А. Евгеньева и др. Всем перечисленным коллегам и помощ­никам авторы выражают свою признательность и благодарность.