【央企楷模】嚴大洲：踐行硅業報國的卓越工程師
文章來源：中國五礦集團有限公司 發布時間：2025-01-23
1月15日，國務院國資委黨委發布2024年度“央企楷模”。中國五礦嚴大洲榮獲“央企楷模”稱號。
嚴大洲，現任中國五礦先進材料領域首席科學家。嚴大洲及項目團隊長期致力于多晶硅材料領域技術研究及產業化，主持完成了國家“863”課題、科技支撐計劃、電子基金課題、國家強基工程、省市科研課題和國家發改委產業化示范工程等30多項，創建了“物料閉路循環、能量綜合利用”原創多晶硅技術體系，建成了我國第一條多晶硅產業化示范線，打破了國外的技術封鎖和市場壟斷，實現了國家戰略性材料逐步自給和產業轉型升級。
2002年，光伏行業的多晶硅產業關鍵核心技術受制于國外技術封鎖，國內市場幾乎全部依賴進口，給中國光伏行業和集成電路產業的發展帶來了巨大影響。這激發了嚴大洲為我國的光伏產業做點事情的決心。
為了改變產業關鍵核心技術受制于人的局面，2002年底，中國恩菲決定與洛陽單晶硅廠合作，在洛陽建設年產300噸多晶硅項目。被任命為總設計師和副總經理的嚴大洲與一批技術專家來到河南洛陽，開啟了產業化多晶硅的夢想。生產廠區設在了偏僻的偃師石牛村，因為資金有限，當時他們只能租用農民家的民房，一邊辦公，一邊聽著外面拖拉機“突突突”聲是家常便飯。即使這樣，為了盡快投產，他和團隊扎根在農村，奮斗在黃土彌漫的廠區，一干就是兩年多。此時，嚴大洲面對的，不僅是惡劣的工作環境，還有近乎為零的相關技術基礎。項目規模為年產多晶硅300噸，在當時的國內絕無僅有。面對艱難困苦，嚴大洲沒有氣餒，他立即投身到了國內首臺12對棒還原爐的自主研發中，率領團隊反復核算熱場、流場的合理分布，自主研究設計并委托遼寧一家企業制造出了第一臺12對棒還原爐。
還原爐造出來了，新的問題接踵而至，首先需要解決的是硅芯無法擊穿的問題，這是還原反應的第一個關鍵環節。嚴大洲和電氣專家一起研究調整打壓系統，不斷探索爐內溫度、硅芯高度，最終成功將打壓系統調到了萬伏以上。嚴大洲和團隊還修改了固定硅芯的卡瓣結構，有效降低了因硅芯傾斜導致的倒爐風險。他們一次次面對困難，一次次攻堅克難，又戰勝了一個個挑戰。2005年10月18日，年產300噸多晶硅項目終于在洛陽順利投產，這也成為了國內首條規模化的產業線，成功打破了國外長期以來對中國多晶硅生產的技術封鎖和市場壟斷，幫助國家擺脫了高度依賴進口的困窘局面。
隨著年產300噸多晶硅項目的建成投產，我國多晶硅行業實現了井噴式地增長。2007年，我國多晶硅產量超過1000噸，2018年，產量達到25.9萬噸，全球市場占比躍升至56%，成為了世界第一大生產國。產業的快速發展，離不開一系列的技術創新。依托多晶硅材料制備技術國家工程實驗室，嚴大洲帶領團隊取得了豐碩成果。他們突破了多晶硅高品質難題，形成了規模化低成本制備光伏用高品質多晶硅的系統集成技術。研究確定了影響多晶硅品質的63種微量組份，發明了去除原料三氯氫硅中痕量雜質的方法；自主研究設計了選擇吸附、絡合精餾、高效填料及耦合精餾集成技術，成功攻克了多晶硅高速沉積、能耗物耗與硅棒品質協同難題。團隊首創了節能還原爐系統設計方法，通過設備創新大幅降低多晶硅電耗。模擬構建了硅棒氣固界面反應物料更新通道和熱場、流場的動態平衡，突破了加壓不利于多晶硅高效沉積的難題；成功研發了我國首套24對、36對、48對棒節能還原爐技術與裝置，形成完整工藝包，填補國內空白，使每噸多晶硅生產成本從70萬元降至6萬元。
團隊還首創四氯化硅氫化、尾氣回收循環凈化技術，破解行業污染難題。自主研究設計建成了3萬Nm3/h過程氣體處理系統,發明了吸收、吸附、溶解、蒸餾等集成技術，將含H2、HCl、三氯氫硅、四氯化硅和硅粉等成分的混合氣體分5個回路分離、凈化后循環使用；發明了多晶硅副產物四氯化硅氫化生產三氯氫硅的方法，相比德國、美國技術，在一次轉化率、電耗、噸多晶硅耗硅等方面均實現大幅優化。
正是嚴大洲和團隊的不懈努力，我國高純多晶硅在綠色、低成本、大規模的生產之路上越走越遠，從規模到技術均實現了世界范圍內的獨占鰲頭。
作為行業開拓者之一，嚴大洲沒有躺在歷史的功勞簿上，他在科研的道路上繼續破浪前行。近年來，他錨定國家重大戰略需求，借助國家將多晶硅材料制備技術國家工程實驗室考核升級為硅基材料制備技術國家工程研究中心之機，聚力高端，與團隊一起潛心研究國家緊缺的芯片用電子級多晶硅料和電子特種氣體以及光纖通信行業的原材料。嚴大洲與團隊承擔了國防軍工用超高純硅基材料、集成電路用電子氣體和鋰電池用硅碳負極材料等項目的研究與產業化。從理論研究、評價爐檢測，到應用于還原爐的試生產，再到整個車間的穩定生產，嚴大洲帶領科研技術人員廢寢忘食在海量參數數據的計算、對比、推翻、再確定的過程中，經歷著“殘酷”的自我否定和驚喜的科學肯定，終于攻克了“電子化學品痕量雜質分離”“反應定向控制、反應效率”等技術難題，獨創了硅基電子特氣“光催化微反應-吸附絡合-高效精餾”純化新技術。嚴大洲與團隊用先進技術保障了國防材料安全，解決了我國集成電路關鍵材料及光通訊產業基礎薄弱的問題，提升了電子信息產業關鍵電子材料的供給保障能力 ，有力支撐了國家“十四五” 發展規劃中集成電路的產業發展。
此外，嚴大洲和團隊規范行業標準，統一了多晶硅行業的節能監察標準和程序，破解了多晶硅行業的長期低水平重復建設困局；助力“雙碳”目標，實施電子功能材料專項項目，實現了高純多晶硅的高效清潔生產。
在硅基材料的超純研發之路上，嚴大洲就像一位破浪前行的領航者，以始終如一的“硅業報國”熱情，引領著、激勵著身邊的科研工作者在助力中國電子信息產業崛起的偉大征程上不斷前行。他說：“人類社會發展經歷了200多萬年，從石頭又回到石頭。但這次不再是‘石器時代’，而是‘硅器時代’，一個嶄新的、偉大的時代。”
【責任編輯：家正】
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