Cơ sở nguyên liệu sử dụng cho quang điện

Chỉ có một số nước sản xuất được silic đa tinh thể bằng toàn bộ chu trình công nghệ với khối lượng lớn (vài nghìn tấn một năm). Dây chuyền công nghệ sản xuất silic bao gồm các giai đoạn sau: khai thác quartzit, thu silic kỹ thuật bằng phương pháp xử lý clo và silic đa tinh thể bằng cách khử hyđrô. Tất cả những việc đó được thực hiện bởi những thiết bị phức tạp và tiêu hao nhiều năng lượng và mỗi giai đoạn công nghệ được thực hiện tại một nhà máy riêng.

Quang điện Optex AX-100/200

Những xí nghiệp sản xuất silic với sản lượng lớn hiện chỉ có ở Mỹ, Nhật, Đức và Ý. Người ta cho rằng toàn bộ thị trường thế giới về silic đa tinh thể chỉ do sáu tập đoàn kiểm soát: Wacker Siltronics (Đức), MEMC (Ý), Shin - Etsu Semiconducters (Mỹ), Mitsubishi Materials - Silicon (Nhật), Komatsu Electronic Metals (Nhật), Toshiba Ceramics (Nhật). Sản lượng silic đa tinh thể toàn thế giới là gần 30.000 tấn. Trong số đó gần 22.000 tấn sử dụng cho các nhu cầu của ngành vi điện tử và kỹ thuật điện tử công suất (các thyristor và điốt công suất lớn), và gần 8.000 tấn cho các bộ biến đổi quang điện. Yêu cầu chất lượng của silic cho ngành điện tử và năng lượng mặt trời trên thực tế là ngang nhau.

Các nhà sản xuất lớn nhất có tới 80% sử dụng “Qui trình Siemens” truyền thống (phương pháp khử hyđrô), được nghiên cứu triển khai để sản xuất silic đa tinh thể trong ngành vi điện tử. Mức thiếu hụt silic đa tinh thể trên thế giới được đánh giá khoảng 6.000-8.000 tấn.

Sở dĩ có tình trạng đó là do ngành năng lượng mặt trời phát triển quá nhanh (tốc độ đưa các trạm quang điện vào vận hành trên thế giới năm 2004 tăng thêm 62% so với năm 2003). Rõ ràng là các công ty tham gia vào việc kinh doanh silic bán dẫn và thiết bị biến đổi quang điện đã chưa đánh giá đúng tốc độ sản xuất trong ngành.

Việc gia tăng đầu tư vào sản xuất silic đa tinh thể trong những năm 2000-2004 đã duy trì được giá vật liệu này ở mức 30 USD/kg, mặc dù ngành năng lượng mặt trời đã phát triển với tốc độ rất cao, và giá vật liệu này trên thế giới đã tăng gấp đôi. Nhưng ngay cả với giá gần 60-70 USD/kg thì vẫn không có những chào hàng về silic đa tinh thể trên thế giới do thiếu các nguồn tự do.

Trong tình huống đó đương nhiên các nhà sản xuất bắt đầu thực hiện các bước tăng sản xuất, nhưng sự thiếu hụt theo dự báo vẫn sẽ tồn tại ít nhất là tới cuối năm 2008. Một số chuyên gia lại cho rằng tình trạng thiếu hụt silic đa tinh thể thậm chí sẽ còn trầm trọng hơn.

Năm năm trước đây, khi giá trung bình các môđun quang điện là gần 6 USD/W, đã có những dự báo là qua vài năm, với sự phát triển các công nghệ sản xuất, giá sẽ hạ xuống ít nhất là chỉ còn một nửa. Điều đó đã không xảy ra. Giá trung bình của các môđun quang điện vào tháng 9/2005 là 5,76 euro/W ở châu Âu và 5,23 USD/W ở Mỹ.

Xu thế phát triển hiện đại ngành công nghiệp quang điện phần lớn nhằm giải quyết các nhiệm vụ sinh hoạt - xã hội, đảm bảo năng lượng cho các ngôi nhà, cung cấp điện dự phòng, các hệ thống cảnh giới, cung cấp điện liên tục cho các công trình xa các đường dây truyền tải. Sự phát triển bùng nổ về quang điện mới nảy sinh ở châu Âu lại thêm một chứng minh cho những triển vọng to lớn của ngành công nghiệp quang điện.