ભારતમાં પોલીસિલિકોન ઉત્પાદન વધારવા માટે સરકારી યોજના

ભારતમાં પોલીસિલિકોન ઉત્પાદન વધારવા માટે સરકારી યોજના

#GS-3 #સાયન્સ અને ટેકનોલોજી #ઊર્જા #ICT #અર્થતંત્ર #ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર #વર્તમાન બનાવો #રાષ્ટ્રીય #પોલીસિલિકોન #સોલાર ઊર્જા #સેમિકન્ડક્ટર્સ

મુખ્ય મુદ્દા

  • MNRE વર્ષ 2030 સુધીમાં ભારતમાં 30 GW ક્ષમતાનું સ્થાનિક પોલીસિલિકોન ઉત્પાદન શરૂ કરવા માટે નવી સબસીડી યોજના બનાવી રહ્યું છે.
  • પોલીસિલિકોન એ સોલાર પેનલના વેફર, માઇક્રોચિપ અને ઈલેક્ટ્રોનિક સાધનો બનાવવા માટેનો મુખ્ય કાચો માલ છે.
  • સોલાર ગ્રેડ પોલીસિલિકોન માટે 99.9999% થી 99.9999999% શુદ્ધતાની જરૂર પડે છે, જ્યારે ઈલેક્ટ્રોનિક ગ્રેડ માટે 99.999999999% સુધીની અતિશય શુદ્ધતા જોઈએ છે.
  • આના ઉત્પાદનમાં ક્વાર્ટઝમાંથી મેટલર્જિકલ સિલિકોન બનાવીને તેને સીમેન્સ પ્રોસેસ અથવા ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ રિએક્ટર (FBR) ટેકનોલોજી દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે.

શા માટે ચર્ચામાં છે?

  • નવીન અને અક્ષય ઊર્જા મંત્રાલય (MNRE) એક નવી સબસીડી યોજના તૈયાર કરી રહ્યું છે. આ યોજનાનો મુખ્ય હેતુ વર્ષ 2030 સુધીમાં ભારતમાં 30 GW ક્ષમતાનું સ્થાનિક પોલીસિલિકોન ઉત્પાદન શરૂ કરવાનો છે.

પોલીસિલિકોન શું છે?

  • પોલીક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન અથવા પોલીસિલિકોન એ સિલિકોન તત્વનું અતિશય શુદ્ધ અને શુદ્ધ કરેલું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ છે. તેમાં નાના-નાના સ્ફટિકો એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.
  • તે સોલાર પેનલના વેફર અને સેમિકન્ડક્ટર ચિપ્સ બનાવવા માટે પ્રાથમિક કાચો માલ છે. આ માલ વગર સોલાર પેનલ્સ કે કમ્પ્યુટર ચિપ્સ બનાવવી અશક્ય છે.

ઉત્પાદન અને શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા

  • ખાણમાંથી મળતા ક્વાર્ટઝ અથવા રેતીને 1,900 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને ભઠ્ઠીમાં કોલસા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાથી 98% થી 99% શુદ્ધતા ધરાવતું મેટલર્જિકલ સિલિકોન બને છે.
  • આ સિલિકોનનો પાવડર બનાવીને ઊંચા તાપમાને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ ગેસ સાથે પ્રક્રિયા કરાવવામાં આવે છે. આનાથી ટ્રાઇક્લોરોસિલેન નામનું બાષ્પશીલ કેમિકલ બને છે.
  • આ પ્રવાહી ટ્રાઇક્લોરોસિલેનનું વારંવાર નિશ્યંદન (ડિસ્ટિલેશન) કરવામાં આવે છે. આનાથી તેમાં રહેલા ધાતુઓ, બોરોન અને ફોસ્ફરસ જેવા કચરાના નાના કણો દૂર થઈ જાય છે.
  • સીમેન્સ પ્રોસેસ માં આ શુદ્ધ ગેસને હાઇડ્રોજન સાથે મિશ્ર કરીને ગરમ સળિયા પર શુદ્ધ સિલિકોન જમા કરાય છે. આ સિવાય ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ રિએક્ટર (FBR) પદ્ધતિથી ઓછી વીજળી વાપરીને સિલિકોનના દાણા બનાવી શકાય છે.

પોલીસિલિકોનના મુખ્ય લક્ષણો

  • પોલીસિલિકોન અતિશય શુદ્ધ હોય છે. સોલાર ગ્રેડ માટે 6N થી 9N શુદ્ધતા જોઈએ છે, જ્યારે ઈલેક્ટ્રોનિક ગ્રેડ માટે 9N થી 11N એટલે કે 1 ppb કરતાં પણ ઓછો કચરો હોવો જોઈએ.
  • આનું ઉત્પાદન કરવું ખૂબ મોંઘું છે અને તેમાં સતત મોટી માત્રામાં વીજળી વપરાય છે. ભઠ્ઠીઓ ગરમ રાખવા અને કેમિકલ રીસાયકલ કરવા માટે મોટું રોકાણ કરવું પડે છે.
  • તેનામાં કુદરતી રીતે જ એવા ગુણો છે જે સૂર્યપ્રકાશને વીજળીમાં બદલી શકે છે. આ ફોટોવોલ્ટેઇક અસરને કારણે તે સોલાર ઊર્જા માટે ઉત્તમ મટીરીયલ ગણાય છે.
  • આ મટીરીયલમાં સ્ફટિકો અલગ-અલગ દિશામાં ગોઠવાયેલા હોય છે. તેને ઓગાળીને ઝોક્રાલ્સકી (Cz) પ્રોસેસ દ્વારા એક સમાન મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન ચોસલા બનાવવામાં આવે છે.

પોલીસિલિકોનના ઉપયોગો

  • પોલીસિલિકોનના ચોસલામાંથી પાતળી વેફર કાપીને mono-PERC, TOPCon અને HJT જેવા આધુનિક સોલાર સેલ અને પેનલ્સ બનાવવામાં આવે છે.
  • કમ્પ્યુટર અને મોબાઈલ માટેના પ્રોસેસર, DRAM અને NAND મેમરી ચિપ્સ બનાવવા માટે આ મુખ્ય કાચો માલ છે.
  • ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (EVs) અને પાવર ગ્રીડમાં ઊંચો વીજપ્રવાહ નિયંત્રિત કરવા માટે વપરાતા MOSFETs અને પાવર ડાયોડ બનાવવા આનો ઉપયોગ થાય છે.
  • મોબાઈલ અને ટીવી સ્ક્રીન માટે વપરાતા AMOLED અને LCD ડિસ્પ્લેના પાતળા ટ્રાન્ઝિસ્ટર (TFT) બનાવવામાં પણ આનો ઉપયોગ થાય છે.