【化院智慧】李学刚团队新技术应用:全球首套DCS制甲硅烷工业装置建成投产
日期:2024-04-19 阅读:7457

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近日,上海交通大学化学化工学院李学刚团队开发的1500/年二氯二氢硅(DCS)制甲硅烷工业装置在通威股份(股票代码600438)旗下四川永祥能源科技有限公司建成投产。该装置是DCS制甲硅烷新工艺的全球首套工业示范装置,由我院李学刚团队提供成套技术工艺包。

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图1 李学刚在项目现场

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图2 工艺包培训

甲硅烷是微电子、光电子领域最重要、用量最大的“源性”特气,广泛用于半导体芯片、显示面板、太阳能光伏等领域,以甲硅烷为硅源前驱体的硅碳复合材料,是最有前景的下一代高性能锂离子电池负极材料。由于产品纯度要求高、技术难度大、极度易燃易爆等原因,国内甲硅烷供应曾被美、日、韩等国公司垄断,甚至用于节能玻璃的低级品也依赖进口。

传统的甲硅烷生产工艺是以三氯氢硅(TCS)为原料经歧化反应制备并副产四氯化硅(STC),存在效率低、能耗高等问题。李学刚团队开发了以改良西门子法多晶硅工艺中氢化、还原等工段副产物DCS为原料,并基于反应精馏多功能反应器制备甲硅烷的新工艺(图3),通过大量基础研究和核心工艺及装备创新,突破了DCS原料除杂难题,实现了DCS歧化反应过程强化和反应进度有效调控,使中间歧化产物TCS成为优势副产物,最终歧化副产物STC的选择性小于5%,副产的TCS可返回多晶硅工段生产多晶硅,实现了甲硅烷工艺与改良西门子法多晶硅工艺的紧密结合。相比传统TCS路线,新技术固定资产投资和单位产品能耗分别降低15%和60%以上。

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图3 甲硅烷新工艺实现与改良西门子法多晶硅工艺紧密结合

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图4 前期工艺包技术交流

光伏领域是目前甲硅烷市场最大消费端,通威股份是全球领先的光伏产品制造商,拥有从上游高纯晶硅生产、中游高效太阳能电池片及高效组件生产、到终端光伏电站建设与运营的光伏新能源产业链条,旗下永祥股份是全球最大的高纯晶硅生产商。公司基于自身业务需求,前期经多轮次技术沟通和交流(图4),决定采用李学刚团队开发的甲硅烷新技术建设工业示范装置,上海韵申新能源科技有限公司为项目总包方(工艺包为单次许可)。该项目的成功投产,将帮助企业提升盈利能力,促进其光伏产业链条的长远健康发展。


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