Šedého zlata je málo

Křemík je základní surovinou pro elektroniku a také pro solární energetiku. V posledních letech je ho však nedostatek. Je to vážný problém, o kterém mj. jednal v minulých dnech i odborný kongres doprovázející veletrh Semicon Europe v Mnichově.

Z podnětu Evropské komise byla už v roce 1999 vypracována studie, která upozorňovala na znepokojivou skutečnost, že křemíku pro potřeby solárních zařízení se ve světě produkuje stále méně a že pokud se tento problém nebude řešit, může dojít k potížím ve výrobě a na trhu, a to nejpozději kolem roku 2005. Na toto varování však bohužel nikdo nebral zřetel, a tak se v současné době nepříznivá předpověď naplňuje.

PRODUKCE KŘEMÍKU STAGNUJE
Konkrétně to znamená, že i když poptávka po křemíkové surovině, resp. po již více či méně zpracovaném křemíku roste, jeho produkce letos zůstává na stejné úrovni jako loni, a to na cca 8 000 tunách (celosvětově). K tomu je podle propočtů šéfa kalifornské firmy Silicon Recycling Services pana Roba Bushmana nutno připočíst ještě asi 2600 tun křemíkových odpadů z výroby polovodičů, protože odpad se pochopitelně také zpracovává. Ale ani tak to nestačí.

Převážnou většinu z produkce křemíku pro solární zařízení, konkrétně 7600 tun, soustřeďují čtyři giganti: německá firma Wacker-Chemie, japonská Tokuyama a americkéc firmy Hemlock Semiconductor Corporation a Solar Grade Silicon.

INOVACE SNÍŽILY SPOTŘEBU SUROVINY, ALE ANI TO NESTAČÍ
Od roku 1998 do dneška se výroba solárních článků monokrystalického a polykrystalického křemíku zvýšila do současnosti 8x, přičemž spotřeba samotného křemíku se díky zavádění tenčích článků a jiným inovacím zvýšila "pouze" 4,5x. Produktem jsou křemíkové krystaly, bloky a tyčinky. Ročně zaznamenával fotovoltaický průmysl přírůstky od 34 do 54 %, a to i zásluhou skutečnosti, že vedle vysoce čistého křemíku začal používat i křemík s nižšími stupni čistoty. Ale i tak rostoucí produkce nestačí mnohem rychleji rostoucí poptávce.

Fotovoltaický průmysl vybudoval v minulých letech značné kapacity. Situace je dnes taková, že existují rozsáhlé výrobní a zpracovatelské kapacity, zakázky jsou veliké (například i proto, že proud ze solárních zařízení je v EU i cenové zvýhodněn), ale kapacity pracují jen z části, protože chybí surovina.

Nedostatek křemíku samozřejmě vyhání nahoru jeho cenu. Jestliže v roce 2003 stál 1 kilogram křemíku pro solární účely 4 dolary, pak v červenci 2004 už to bylo 32 USD a letos se očekává vzestup na 36 USD za kilogram. Avšak v případě rychlých nákupů, tzv. spotů, už dnes dosahuje cena 50 USD.

INOVAČNÍ PROCES SE NEZASTAVIL, INVESTICE TAKÉ NE
Zlepšení situace v dodávkách solárního křemíku se očekává až v období let 2006-2007. Firmy Wacker-Chemie, Solar Grade Silicon a Hemlock počítají s tím, že v roce 2006 by zvýšily svou produkci celkem o 2700 tun a v následujícím roce o dalších 2100 tun.

Toto zvýšení má být podle vyjádření odborníků z těchto společností spojeno s dalšími inovacemi ve výrobě a zpracování křemíku. Zatím se při něm používá siemensovského postupu na bázi získávání křemíku z plynů trichlorsilanu a silanu za pomoci chlorovodíku odstraňujícího ze suroviny cizí látky při teplotě cca 1100 °C, a výsledkem jsou tyčinky vysoce čistého křemíku.

Tento postup je velmi drahý. Proto firmy Hemlock, Wacker a Tokuyama už nyní uskutečňují v rámci pilotního projektu výrobu křemíkového granulátu, která je levnější. Tímto způsobem by chtěly firmy už od časového rozmezí let 2007/2008 produkovat aspoň 1000 tun křemíku. Nové způsoby získávání křemíku z původní suroviny vyvíjejí také americký Joint Solar Silicon a japonský gigant Chisso Corporation.

S inovací přichází též norský kocern Elkem, což je největší světový producent tzv. metalurgického křemíku. Pilotní zařízení pro tento postup začne fungovat už letos v létě.

Snahu vyvíjí i nizozemsko-skandinávské konzorcium ECN, v němž hraje dominantní roli Středisko pro výzkum energie v Nizozemsku. To chce vyrábět metalurgický křemík z natolik čistého původního křemíku, že vlastně už žádné čištění suroviny nebude zapotřebí, přinejmenším pro úroveň kvality, resp. čistoty křemíku používaného pro solární zařízení.

Šéf projektu v ECN pan Bart Geerligs říká, že fotovoltaický průmyslu bude v příštím desetiletí potřebovat každoročně až 50 000 křemíku a že dodávky takového množství se bez zpracování metalurgického křemíku neobejdou.