3月15日,由中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)主持、寧夏超導(dǎo)泛半導(dǎo)體科技有限責(zé)任公司(簡稱:寧夏泛半導(dǎo)體)牽頭組織的“高溫超導(dǎo)磁控硅單晶生長裝備、技術(shù)及應(yīng)用科技成果鑒定會(huì)”舉辦。

由中國科學(xué)院院士甘子釗領(lǐng)銜的專家委員會(huì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估,一致認(rèn)為該技術(shù)填補(bǔ)了我國在高端硅晶體制造領(lǐng)域的多項(xiàng)空白,綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

股權(quán)穿透顯示,江西聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)技術(shù)有限公司(簡稱:聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo))是寧夏泛半導(dǎo)體的重要股東,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)則是聯(lián)創(chuàng)光電(600363.SH)的參股子公司,持股比例為40%。

雙方的合作可追溯至2023年,彼時(shí)寧夏泛半導(dǎo)體母公司盈谷股份(830855.NQ)與聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)簽訂協(xié)議共同研制超導(dǎo)磁控硅單晶生長爐。此后,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)收到來自盈谷股份百余臺(tái)超導(dǎo)磁控加熱爐訂單,現(xiàn)正處于陸續(xù)交付中。

受到應(yīng)用高溫超導(dǎo)技術(shù)突破消息刺激,聯(lián)創(chuàng)光電股價(jià)接連上漲。3月17日,公司股價(jià)漲停,報(bào)收66.36元;3月18日,公司股價(jià)盤中一度漲至67元/股,再創(chuàng)新高。

高溫超導(dǎo)磁控硅單晶生長設(shè)備

“超導(dǎo)+光伏”降本增效

直拉法制備單晶硅是光伏制造鏈上的重要一環(huán),原理是通過熱場加熱,將多晶硅融化成熔融狀態(tài),并把液面溫度控制在結(jié)晶臨界點(diǎn),再從液面向上提拉單晶籽晶,使溶硅順著籽晶的晶向生長出硅單晶棒。

3月14日,21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者實(shí)地探訪了寧夏泛半導(dǎo)體在銀川的生產(chǎn)制造基地。

據(jù)現(xiàn)場專家介紹,磁控直拉法(簡稱:MCZ)則是在傳統(tǒng)直拉法基礎(chǔ)上,外加超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場,從而抑制晶體生產(chǎn)中產(chǎn)生的熱對(duì)流,有效提高長晶成功率,降低晶體內(nèi)氧含量,提高晶體質(zhì)量。

根據(jù)中金研報(bào),高溫超導(dǎo)磁控硅單晶生長設(shè)備及技術(shù)可將硅棒頭尾利用率提升4%以上,生產(chǎn)效率提升12%以上,下游電池片轉(zhuǎn)換效率提升0.15%,未來有望提升0.5%,從而降低電池片和組件非硅成本以及BOS成本。

據(jù)了解,寧夏泛半導(dǎo)體的磁控直拉法目前已拉出直徑達(dá)340mm的硅棒,硅片整體生產(chǎn)成本下降5.2%,硅片含氧量控制在5ppma以下。

簡而言之,MCZ能夠提高晶體的完整性和均勻性,實(shí)現(xiàn)大尺寸單晶硅快速生長,同時(shí)減少設(shè)備體積、降低運(yùn)行成本。

MCZ并非是新鮮事物,早在1980年,日本索尼公司便發(fā)表了磁場直拉法制備硅單晶的新制法。但礙于技術(shù)難度和超導(dǎo)材料受限,一直沒有能夠成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

“相較于永磁體、常規(guī)電磁鐵,超導(dǎo)磁體由于其低能耗、快速響應(yīng)控制、磁場強(qiáng)度高、均勻性好等優(yōu)點(diǎn),被公認(rèn)為適用于光伏N型及半導(dǎo)體硅單晶制備的最佳方案。”現(xiàn)場交流會(huì)上一名專家向記者表示。

除了聯(lián)創(chuàng)光電外,晶盛機(jī)電(300316.SZ)同樣將超導(dǎo)磁場技術(shù)導(dǎo)入光伏領(lǐng)域。

根據(jù)該公司披露的投資者交流記錄表,晶盛機(jī)電推出的第五代單晶爐,將大規(guī)模運(yùn)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的超導(dǎo)磁場技術(shù)導(dǎo)入光伏領(lǐng)域,打開了低氧N型晶體生長的工藝窗口,實(shí)現(xiàn)小于5ppm的超低氧單晶硅穩(wěn)定生長。

據(jù)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者了解,高溫超導(dǎo)磁控直拉法是聯(lián)創(chuàng)光電在超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化布局的重要一環(huán),涵蓋相關(guān)裝備、技術(shù)及應(yīng)用。

2023年3月,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)與盈谷股份簽訂先后簽訂了兩份協(xié)議,共同研制半導(dǎo)體級(jí)超導(dǎo)磁控硅單晶生長爐和光伏級(jí)N型硅單晶生長爐。

同年9月,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)獲得了下游客戶寧夏旭櫻新能源科技有限公司首批幾十臺(tái)超導(dǎo)磁控加熱爐商業(yè)化訂單,現(xiàn)已完成交付;同年12月該客戶追加百余臺(tái)成套設(shè)備的批量化訂單。2024年1月與江蘇某頭部光伏企業(yè)簽訂高溫超導(dǎo)磁體訂單1 臺(tái)。

天眼查信息顯示,寧夏旭櫻新能源科技有限公司是盈谷股份全資子公司。

根據(jù)去年9月20日公告,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)2024年6月完成第1臺(tái)成套設(shè)備交付驗(yàn)收,技術(shù)指標(biāo)及性能達(dá)到預(yù)期,已按合同約定完成收款。

相關(guān)人士介紹,目前國內(nèi)存量直拉單晶硅設(shè)備已超過十萬臺(tái),其中8英寸-12英寸的設(shè)備需求數(shù)量也為每年數(shù)萬臺(tái)。12英寸硅片需求年復(fù)合增長率約為8.4%,國產(chǎn)化率較低,采用超導(dǎo)磁體提供5000Gs穩(wěn)定磁場的MCZ技術(shù)是目前國際上生產(chǎn)12英寸大尺寸半導(dǎo)體級(jí)單晶硅的最主要方法。未來隨著“單晶+大尺寸”雙重技術(shù)迭代,超導(dǎo)磁場單晶爐滲透率將進(jìn)一步提升。

高溫超導(dǎo)成本性能優(yōu)化

超導(dǎo)是指某些特定材料在低溫條件下,電阻率突然降為零的現(xiàn)象,超導(dǎo)材料能夠在電流流過時(shí)產(chǎn)生非常強(qiáng)大的磁場,因此具有重要的應(yīng)用前景。

一般來說,很多材料要在零下250攝氏度以下才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),而能夠在零下233攝氏度以上實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)就算是高溫超導(dǎo)。

與傳統(tǒng)超導(dǎo)材料相比,高溫超導(dǎo)材料在相對(duì)較高的溫度下即可實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)特性。根據(jù)聯(lián)創(chuàng)光電有關(guān)人士介紹,根據(jù)高溫超導(dǎo)材料制作大口徑傳導(dǎo)式磁體,工作在20-30K溫區(qū),無需任何低溫液體冷媒,制冷成本低。

中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國科學(xué)院電工研究所研究員古宏偉在接受記者采訪時(shí)表示,目前來看,高溫超導(dǎo)接近商業(yè)化應(yīng)用,超導(dǎo)材料已經(jīng)形成批量生產(chǎn)的能力,主要是超導(dǎo)材料還不夠穩(wěn)定,應(yīng)用過程中容易出問題,這是較大的瓶頸。

目前氧化物超導(dǎo)材料是高溫超導(dǎo)材料中最主要的一類,其中最具代表性的是釔鋇銅氧(YBCO)和鉍鍶鈣銅氧(BSCCO)。

古宏偉表示,“如果從本征性能來看,目前最好的高溫超導(dǎo)材料應(yīng)該是釔鋇銅氧。釔鋇銅氧產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展順利,但目前還未達(dá)到最完美的階段,它的穩(wěn)定性和性能還有進(jìn)一步提高的可能?！?/p>

據(jù)知情人士介紹,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)目前應(yīng)用在磁控硅單晶生長裝備上的超導(dǎo)材料便是釔鋇銅氧。

需要說明的是,高溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)時(shí)間較晚,現(xiàn)階段成本相對(duì)較高,成本是擺在產(chǎn)業(yè)化面前的攔路虎。

根據(jù)相關(guān)公告,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)高溫超導(dǎo)磁控光伏硅單晶生長爐分為基礎(chǔ)版和強(qiáng)磁版,產(chǎn)品市場定價(jià)較目前常規(guī)生長爐略高,強(qiáng)磁版產(chǎn)品市場定價(jià)較基礎(chǔ)版高50%以上。

值得注意的是,聯(lián)創(chuàng)光電在超導(dǎo)領(lǐng)域的布局不僅限于高溫超導(dǎo)磁控硅單晶生長裝備。

截至目前,聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)的主要產(chǎn)品是基于高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)的高端電工裝備,具體產(chǎn)品主要分三大類,即高溫超導(dǎo)感應(yīng)加熱裝備、高溫超導(dǎo)磁控硅單晶生長爐及其磁體產(chǎn)品、緊湊型核聚變用高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)及低溫系統(tǒng)。

除此之外,聯(lián)創(chuàng)光電面向緊湊型核聚變裝置應(yīng)用的高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)目前尚處于小試階段,主要供實(shí)驗(yàn)研究和驗(yàn)證使用,產(chǎn)業(yè)化程度較低。根據(jù)規(guī)劃,預(yù)計(jì)2026 年到2028年開始分批次交付聚變—裂變混合堆裝置所需高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)及低溫系統(tǒng)。

“目前來看,高溫超導(dǎo)磁控直拉法產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展相對(duì)較快。另外,基于磁體的應(yīng)用,如超導(dǎo)磁懸浮列車和科學(xué)儀器等方面的應(yīng)用也具備產(chǎn)業(yè)化的潛力?！惫藕陚フ劦?。

(文章來源:21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者 林典馳 銀川報(bào)道)