Производство кремния для солнечных панелей
Обзор
Кремний (Si) — основа местного производства солнечных панелей на Меркурии.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Сырьё | Кварцевый песок SiO₂ (20% коры Меркурия) |
| Метод | Алюмотермическое восстановление |
| Потребление Si | ~70 т на 1 комплекс солнечных панелей (35 000 м²) |
| Применение | Солнечные панели (18% КПД) |
Алюмотермическое восстановление
Проблема: Традиционный метод (SiO₂ + C → Si + CO₂) требует углерода, которого на Меркурии нет.
Решение: Алюмотермия — восстановление алюминием.
3SiO₂ + 4Al → 3Si + 2Al₂O₃| Преимущество | Описание |
|---|---|
| Алюминий местный | Из шлака электролиза MRE (см. Дистилляция) |
| Нет импорта углерода | Полная автономия |
| Побочный продукт | Al₂O₃ (корунд) → керамика, абразивы |
Стехиометрия: - На 1 кг кремния: 1.3 кг алюминия - Побочно: 2.4 кг корунда (Al₂O₃)
Производственная цепочка
| Этап | Процесс | Материалы | Примечание |
|---|---|---|---|
| 1 | Кварцевый песок (SiO₂) | Местный | 20% коры Меркурия |
| 2 | Алюминий | Шлак MRE | Уже производится |
| 3 | Алюмотермия | Местное | Солнечная печь, 2000°C |
| 4 | Зонная плавка | — | Очистка до solar grade |
| 5 | Метод Чохральского | Тигель кварцевый | Слиток ∅150 мм |
| 6 | Проволочная резка | Алмазная проволока (Земля) | Пластины 200 мкм |
| 7 | Диффузия P/B | Фосфор + Бор (Земля) | p-n переход |
| 8 | Трафаретная печать | Алюминий местный | Контакты |
| 9 | Напыление SiNx | Азот (Земля) + Силан | Антиотражение |
| 10 | Сборка модуля | Алюминий местный | Стекло не нужно (вакуум) |
Материальный баланс
На 35 000 м² панелей (1 комплекс):
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Импорт с Земли | ~210 кг (расходники) |
| Алюминий местный | ~90 тонн |
| Кремний | ~70 тонн |
| Корунд (побочный) | ~170 тонн → керамика |
| Масса готовых панелей | ~120 тонн |
См. также
- Производство — энергоснабжение и солнечные панели
- Дистилляция — получение алюминия для алюмотермии
- MRE — магнитное разделение элементов