سفارش طرح توجیهی
ایده هاایده های صنعتی

تولید پلی سیلیکون ، مواد اولیه سلولهای خورشیدی

مقدمه ای بر پلی سیلیکون

با توجه به افزایش روز افزون تقاضای انرژی پاک ( انرژی خورشیدی ) و افزایش استانداردهای زندگی همچنین رشد روزافزون صنایع بر پایه سیلیکون ضرورت وجود طرح تولید سیلیکون متال اجتناب ناپذیر است . جایگزین نمودن انرژی خورشید بعنوان عظیم ترین منبع انرژی پاک و ارزان در جهان و استفاده از مواد اولیه بر مبنای سنگ سیلیس در صنعت ، باعث شد مطالعات تحقیقاتی در زمینه تولید مواد اولیه سلول های خورشیدی و صنایع مرتبط و سپس تولید سیستم های فتوولتاییک آغاز شود. مجموعه عظیم کارخانجات تولید سیلیکون متال و سلولهای خورشیدی علاوه بر جلوگیری از خروج ارز ، اشتغالزایی فراوانی ایجاد خواهند نمود.

سیلیکون متال (سیلیسیوم فلزی) از سنگ سیلیسیوم با خلوص 98.5% بدست می آید و در ساخت سلولهای خورشیدی و دیواره ترانزیستورها کاربرد دارد.

سیلیکون

سیلیکونها گروه پرکاربردی از مواد هستند که در مقابل شرایط جوی مانند رطوبت و نور مقاومت خوبی دارند. قدرت پخش و توزیع خوب و بی اثری شیمیایی و زیست شناختی از دیگر ویژگیهای سیلیکونهاست. امروزه استفاده از سیلیکون ها در صنعت روز به روز در حال گسترش است. سیلیکونها در صنایع رنگ سازی ،محصولات الکترونیکی و فتوولتاییک ، محصولات پزشکی و صنایع مرتبط به آلومینویم و فولادسازی استفاده میشود.

سیلیکون متال

سیلیکون و ترکیبات آن یکی از مهمترین و فراوان ترین عنصر در پوسته زمین است که در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارد که از مهم ترین آنها می توان از کاربرد در صنایع الکترونیک ، صنایع شیمیایی، صنایع پزشکی و صنایع پلیمری نام برد.

مشخصات محصول

سیلیسیمآهنآلومینیومکلسیم
حداقل 99 درصدحداکثر0.4 درصدحداکثر0.4 درصدحداکثر0.1 درصد

طرح توجیهی تولید سیلیکون متال

پلی سیلیکون

سیلیکون با درصد خلوص بسیار بالا که پلی سیلیکون نامیده می شود، دارای محدوده کاربردی بسیار وسیعی در تولید سلولهای خورشیدی و همچنین تولید نیمه هادی های مورد مصرف در صنایع الکترونیک می باشد. پلی سیلیکون مورد استفاده در تولید سلولهای خورشیدی دارای درصد خلوص سیلیسیم در محدوده %99/9999، (N6) تا %99/999999 ، (N8) می باشد. از پلی سیلیکون فوق خالص با درصد خلوص %99/9999999، (N9) تا %99/999999999 ، (N11)در ساخت نیمه هادی های الکترونیکی استفاده می شود.

طرح توجیهی تولید پلی سیلیکون

پلی سیلیکون با توجه به روش تولید و کاربردهای بعدی در فرم های مختلفی در دسترس می باشد:

انواع پلی سیلیکون

برای تولید پلی سیلیکون روشهای زیادی مورد استفاده قرار گرفته، ثبت شده و برخی از آنها چندین سال مورد استفاده قرار گرفته اند. پر کاربرد ترین روش تولید پلی سیلیکون، بر اساس تجزیه گرمایی تری کلروسیلان (TCS) در دمای 1100 درجه سانتیگراد و رسوب آن بر روی یک میله از جنس سیلیکون در داخل محفظه تجزیه است. این روش که در 50 سال اخیر توسعه یاقته است، با اقتباس از نام شرکتی که اولین تحقیقات را با این روش انجام داد، به نام زیمنس شناخته می شود.

امروزه پرکاربرد ترین روش تولید پلی سیلیکون، روش زیمنس اصلاح شده می باشد بطوریکه توسط بیش از %80 تولید کنندگان این محصول در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. این روش دارای 3 مرحله مختلف به شرح زیر است:

  1. تولید تری کلرو سیلان (TCS) از سیلیکون متال:
    این مرحله در رآکتور های TCS انجام شده و محصول نهایی فرآیند، تری کلروسیلان می باشد.
  2. تخلیص تری کلرو سیلان، که طی آن TCS تولیدی تحت فرآیند تخلیص و تقطیر، به TCS خالص تبدیل می گردد.
  3. احیاء TCS به وسیله هیدروژن در رآکتورهای CVD :
    تجزیه و رسوب پلی سیلیکون با خلوص بالا در این مرحله و در داخل رآکتور های CVD انجام می گردد.
طرح توجیهی تولید سیلیکون متال
برجهای تقطیر
طرح توجیهی تولید سیلیکون متال
راکتورهای CVD

سلول خورشیدی

انرژی خورشیدی نسبت به دیگر انرژی ها با سرعت بیشتری در حال رشد می باشد. قیمت نفت خام و مشکلات زیست محیطی موجب توجه و گرایش بیشتری به منابع انرژی تمیز و برگشت پذیر شده است و انرژی خورشیدی را تبدیل به یکی از مهمترین انرژی ها در جهان نموده است.

مقدار انرژی خورشیدی که در 15 ساعت به زمین می رسد برابر با انرژی حاصل از کل نفت خام موجود در زمین می باشد و علی رغم اینکه بازار فتولتائیک از اواخر سال 1990 سالیانه بیش از 40 در صد رشد داشته است ولی تا کنون کمتراز 1 درصد از انرژی دنیا را فراهم کرده است.

مطالب پیشنهادی: طرح تولید آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

پنل خورشیدی

پنل های خورشیدی مونتاژ یک پارچه ای از سلول های خورشیدی متصل به هم می باشند که مقدار معینی ولتاژ و جریان کاری در ترمینال های خروجی می دهند و برای شرکت در سیستم انرژی خورشیدی مناسب هستند. پنل های خورشیدی علاوه بر سلول ، اجزای دیگری نیز دارند .

پنل های خورشیدی براساس اینکه از چه نوع سلولی ساخته شده باشند در دو نوع پنل خورشیدی تک کریستال و پنل خورشیدی چند کریستالی موجود می باشند.

پلیمرهای سیلیکونی

مواد سنتزی که سیلیکون نامیده می شوند شامل نوع خاصی از پلیمرها یا مولکولهایی با زنجیر طولانی می باشند که پیوند O-Si متوالیاً در زنجیره اصلیشان تکرار میشود. با تعدیل طول زنجیره (O-Si) سیلیکون ها در سه شکل مهم سیال، الاستومر و رزین به دست می آیند. برخلاف سایر پلیمرهای آلی که ممکن است در طبیعت نیز یافت شوند، سیلیکون ها فقط از راه سنتز به دست می آیند. مهم ترین مونومر مورد استفاده در تولید این پلیمرها متیل کلروسیلانها می باشند.

خواص منحصر به فرد پلیمرهای سیلیکونی که قادر به حفظ آنها در محدوده وسیعی از تغییرات محیطی می باشند از جمله سیلیکون ها دارای نقطه انجماد، کشش سطحی و نیروی جذب پایین می باشند که این خواص باعث شده که از آنها در زمینه های متنوعی استفاده شود.

دامنه گسترده مصرف در صنایع مختلف از جمله صنایع کشاورزی، آرایشی و بهداشتی، نفت و گاز، معماری، الکترونیک، خورشیدی، حمل و نقل، ریخته گری، هواپیمائی و هوانوردی، پوشاک، کاغذ سازی، صنایع غذائی و آشامیدنی، فتونیک، تولیدات شیمیائی، داروئی و مراقبت های بهداشتی، پارچه بافی و چرم، عایق کاری، اتومبیل، تجهیزات اداری، ساختمان، لوازم خانگی و… در ادامه به توضیحاتی در باره سیلیس که ماده اولیه طرح می باشد خواهیم پرداخت با ایـ توجیهی همراه باشید.

روشهای عمده استخراج سیلیس

کانسارهای سخت نشده به روش روباز بوسیله ما شین آلاتی مانند لودر و بیل مکانیکی ,لایروبی, و یا فشار آب استخراج, بارگیری و یا از طرق دیگر به کارخانه فرآوری منتقل می شود. کانسارهای سخت نیز به روش روباز استخراج می شود منتها ابتدا با حفاری و انفجار و بعد مراحل برداشت و بارگیری صورت میگیرند. برخی معادن زیر زمینی با روش انفجار و حفاری مرسوم استخراج و بارگیری میشوند.

تریپلی به روش زیر زمینی و اتاق وپایه با یک تونل دسترسی در جهت شیب استخراج می شود.بلورهای کوارتز به صورت دستی بعد از برداشت روباره ها بوسیله بلدوزر استخراج می شوند.

مصارف عمده سیلیس

به طور کلی موارد مصرف سیلیس Sio2 عبارت است از:
شیشه سازی، چینی سازی، تولید فروسیلیس، سرامیک سازی، تولید آجر ماسه آهکی، ریخته گری، تولید سیلیکات سدیم، تولید دیگر مواد سیلیسی، به عنوان نیمه هادی در صنعت الکترونیک و تولید پشم شیشه. مقادیر قابل توجهی ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختمانی بکار می رود.

صنایع مصرف کننده سیلیس در ایران

مصرف اصلی سیلیس در ایران در زمینه شیشه سازی، ریخته گری، تولید فروسیلیس و مصارف صنعتی خصوصاً جهت پوشش سطح قطعات می باشد، که عمدتاً تأکید بر مصرف در شیشه سازی و ریخته گری است.

کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده سیلیکون متال

کشورهای تولید کننده عمده کشورهایی نظیر اتریش ، آلمان ، ژاپن ، چین و کشورهای دارای تکنولوژی بالا می باشند که علی رقم نداشتن مواد اولیه با فرآوری مواد خام از کشور های مبداء پیشرو در این صنعت می باشند.

مطالب پیشنهادی: تولید انرژی و غذا در مزارع خورشیدی

تجهیزات مورد نیاز تولید سیلیکون متال

  • کوره قوس
  • پاتیل های حمل مذاب
  • واحد گاز زدایی و با لا بردن خلوص مذاب
  • واحد ذوب ریزی
  • واحد تولید گاز تری کلروسیلان
  • واحد احیاء گاز تری کلروسیلان
  • قسمت شکستن چانک های سیلیکون
  • کوره های ذوب بریجمن
  • کوره های ذوب چوکرالسکی
  • واحد تولید شمش پلی سیلیکون
  • قسمت تولید تک کریستالهای سیلیکونی
  • دستگاههای سیم برش و برش لیزر
  • کوانتومتر و واحد شیمی تر
  • میکروسکوپ متالو گرافی جهت عکس برداری با بزرگنمایی *100 تا * 2000
  • تجهیزات متالوگرافی شامل دستگاه برش، سمباده زنی و پولیشر، مانت سرد و گرم، نمونه های مرجع، دستگاه سختی سنج، میکرو هاردنس، …

User Rating: Be the first one !
به این مطلب امتیاز دهید:
رای/5
گرد آورنده
ایـ توجیهی
دانلود رایگان طرح توجیهی

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن