中国高温超导产业化应用迎新突破。
3月15日，由中国电工技术学会主持、宁夏超导泛半导体科技有限责任公司(下称宁夏超导泛科技)牵头组织的“高温超导磁控硅单晶生长装备、技术及应用科技成果鉴定会”在宁夏银川市举办。
该项科技成果引入高温超导磁体技术，针对高品质大尺寸硅单晶生长技术瓶颈，研制出高温超导磁控硅单晶生长装备，形成了大尺寸硅单晶长棒快速、高稳定性、低含氧量的生长工艺，实现了大尺寸(12吋以上)高品质硅单晶的生产，经济和社会效益十分显著。成果形成的磁控单晶生长装置已于2024年6月起并线生产，设备运行稳定。截至目前，宁夏超导泛科技已部署了20套160型高温超导磁控硅单晶生长装置。
在鉴定会上，以中国科学院院士甘子钊领衔的专家委员会评估指出，该项技术成果填补了中国在高端硅晶体制造领域的多项空白，综合性能达到国际领先水平。
宁夏超导泛科技由宁夏盈谷实业股份有限公司、江西联创超导技术有限公司（下称“联创超导”）等多家企业和自然人联合投资设立，该公司依托联创超导在高温超导磁体技术领域的深厚积累，实现了技术转化与产业落地的深度融合。
根据规划，宁夏超导泛科技在银川经济技术开发区建设高温超导硅单晶生长设备制造及高品质硅晶体生产基地，建成后将形成世界一流的高温超导磁控硅单晶生长装备高端制造和硅单晶生产能力，为我国实现半导体材料自主可控提供关键支撑。
高温超导产业化新赛道
高温超导磁控硅单晶生长技术通过鉴定，意味着中国在高温超导技术产业化应用领域迈出里程碑式的一步。
甘子钊院士在评审中指出：“这是国际上首次将高温超导技术应用于磁控直拉单晶生长，为高温超导技术产业化做了很多开创性的工作，开辟了超导技术产业化新赛道。”
超导是指材料在特定条件下（临界温度以下）电阻突然消失（零电阻），同时完全排斥磁场（迈斯纳效应）。高温超导的“高温”是相对于传统低温超导而言的，其临界温度突破了液氮温区（-196°C，77K），该项成果所采用的第二代高温超导钇钡铜氧（YBCO）的超导转变温度可达到90K以上，使实际应用的成本大幅降低。高温超导是未来能源、医疗、交通等领域变革的核心技术之一。
该项科技成果的关键在于引入高温超导磁体技术，推动了大口径传导冷却低成本高温超导磁体在工业领域应用。
在3月15日举办的鉴定会上，专家委员会认为宁夏超导泛科技的技术成果解决了磁控条件下大尺寸硅单晶生长炉高温度均匀性节能型热场设计、模块化大尺寸传导冷却高温超导磁体设计、电﹣磁﹣热﹣流体多场耦合下硅单晶生长分析与控制等关键技术难题，并在生产实践中得到了应用，表明该项目总体技术水平已达国际领先。
助力光伏产业链高质量发展
基于高温超导磁体的高硅单晶生长技术研究和应用，对中国光伏产业链的高质量创新发展起到了促进作用。
在“双碳”目标的引领下，中国光伏装机量不断攀升，2024年新增装机容量达到277.57GW，同比增长28.3%。据IRENA预测，到2030年全球光伏累计装机将达5457 GW，较2022年增长417%，市场空间广阔。
由于具备光电转换效率高、长期稳定性强等优势，单晶硅太阳能电池是市场主流产品之一，其中N型单晶硅效率上限更高，占据了市场主导地位。
单晶硅材料的制备成本和质量对光伏核心组件有关键影响。直拉法是目前主要的单晶硅规模化量产技术，可实现大尺寸单晶硅的生长，但N型单晶硅需要对流平稳、低氧含量的环境生长，磁控直拉法由此成为高品质硅单晶生长的关键技术路线。
在单晶生长过程中引入磁场，可以抑制硅熔体对流，减少杂质分布不均和晶体缺陷，使晶体生长更加均匀，从而显著提高单晶硅的质量和性能。
根据项目报告，宁夏超导泛科技自主研发的高温超导磁控硅单晶生长设备及技术可将硅片含氧量稳定控制在5ppma以下，硅棒头尾利用率提升4%以上，生产效率提升12%，目前已拉出直径达340mm的高品质硅棒。
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