当超导"冷"科技邂逅光伏"热"，单晶硅将迎来新的老司机

2025-03-26 10:52

超导+光伏，一场跨越温区的能量狂潮正在裂变。中国首次将高温超导技术应用于磁控直拉单晶生长，预计将带来显著的经济和社会效益。 3月15日，由中国电工技术学会主导、宁夏超导泛科技有限责任公司牵头的“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”在宁夏银川市成功举办，此次会议标志着中国在高温超导技术产业化领域取得重大突破。 传统直拉法通过热场加热多晶硅形成熔融硅液，再提拉籽晶生长单晶硅棒，但热对流和氧杂质问题长期制约晶体质量。而高温超导磁控技术的引入，通过超导磁体产生强磁场抑制热对流，显著提升了晶体纯度与生产效率，成为行业里程碑式进展。

“冰封黑科技”踏入“熔岩赛道”

高温超导磁控硅单晶生长技术的核心在于将高温超导磁体与传统直拉法结合。超导材料在较高温区（20-30K，约-253℃至-243℃）即可实现超导特性，无需依赖液氦等昂贵冷媒，大幅降低制冷成本。联创光电技术团队研发的传导式超导磁体可生成0.1T-0.5T的均匀水平磁场，有效稳定熔硅界面温度，减少氧含量并提升晶体径向杂质分布的均匀性。

与传统永磁体或常规电磁体相比，高温超导磁体具有能耗低、磁场强度高且均匀性好的优势。宁夏超导泛科技的设备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%，生产效率提高12%，并成功拉制出直径达340毫米的高品质硅棒。该技术还攻克了节能型热场设计、模块化超导磁体开发及多场耦合控制等难题，实现了12英寸以上大尺寸半导体级硅单晶的稳定生产。

光伏产业第三次裂变？

尽管高温超导材料当前成本较高，但其在单晶硅制备领域的潜力已引发行业高度关注。国内存量直拉单晶硅设备超十万台，其中8-12英寸设备年需求量达数万台，而12英寸硅片国产化率较低，依赖进口。采用超导磁控直拉法（MCZ）生产大尺寸硅片已成为国际主流，宁夏超导泛科技推出的基础版和强磁版单晶炉（后者定价高50%以上）瞄准了这一市场缺口。根据规划，宁夏超导泛科技正在银川经济技术开发区建设高温超导硅晶设备制造及高品质硅晶体生产基地。一期项目计划于2025年建成，目标年产4万吨单晶硅和600台超导单晶炉，预计实现年销售收入35亿元。随着“大尺寸+高品质”硅片需求增长，高温超导磁控技术的渗透率将持续提升，推动我国光伏及半导体产业链向高附加值环节升级，为全球清洁能源转型提供关键技术支撑。