银川隆基硅材料有限公司《高品质N型单晶硅关键制备技术研究及智能化集成控制应用》项目提名申报自治科学技术进步奖一等奖，宁夏大学为该项目的参与单位，按照自治区科学技术厅《关于组织开展2023年度宁夏回族自治区科学技术奖提名工作的通知》的相关要求，现对相关申报信息予以公示。
公示期为：2024年1月3日- 2024年1月10日。公示期内如对公示内容有异议，请以书面形式与科学技术研究院联系。
联 系 人：张 龙
联系电话：2061619 15595206000
附件：高品质N型单晶硅关键制备技术研究及智能化集成控制应用公示材料
宁夏大学科学技术研究院
2024年1月3日
附件
《高品质N型单晶硅关键制备技术研究及智能化集成控制应用》公示材料
一等奖
一、项目名称：
“高品质N型单晶硅关键制备技术研究及智能化集成控制应用”
二、完成单位（含排序）：
银川隆基硅材料有限公司、隆基绿能科技股份有限公司、宁夏大学
三、完成人（含排序）：
郑晓杨、李文学、李进、高忙忙、赵紫薇、邓浩、张佃平、马少林、谢志宴、付楠楠、成路、王一淳、李迎春、金雪、王斐
四、项目主要创新简介：
本项目聚焦N型单晶硅从工艺技术到规模化量产的全研发生产流程的系统化创新，以关键技术研究创新、工艺整合优化、生产设备调控为支撑点，破解了制约高品质N型单晶硅产品制备和规模化量产的4大关键技术难题，共计取得相关研究成果62项，主要创新性和先进性如下：
科技创新成果1. N型单晶硅棒电阻率均匀性控制技术研究。
针对晶体超低炉压下电阻率不均匀的行业难题，耦合单晶炉内掺杂剂的挥发与分凝效应，建立物质输运模型，提出超低炉压掺磷直拉N型单晶硅工艺，通过可变低炉压技术方案，提高晶棒杂质元素的纵向分布均匀性，显著改善纵向电阻率的均匀分布，使N型晶棒电阻率方差均值仅有原工艺方差均值的50%，突破了晶体头尾部纵向电阻率一致性的行业难题。
科技创新成果2：N型单晶硅低氧制备关键技术
针对N型单晶硅氧含量高的行业难题，聚焦氧源头的产生，以熔体对流控制位核心，确定了“热场设计+工艺优化”的降氧方案，设计了高阻除氧加热器、除氧环等热场部件，依据氧边界预测模型，采用前置降氧技术方案，使晶体中头部氧含量≤12ppma，氧回收比例降低≥2.4%，尾部少子寿命≥7000μs,领先行业水平,同时同心圆比例仅为0.3%，有效改善了N型单晶硅的同心圆比例高的行业难题。
科技创新成果3：N型单晶硅的高效能大热场开发
针对大热场存在的温度场分布不均匀的问题，基于固液界面形状和V/G值优化目标，通过热场材料、结构以及表面的改进优化，采用新型的埚帮和热屏材料，设计千公斤级热场系统，耦合晶体生长参数，将生长速度提升至115mm/h，现已实现了37吋热场配套工艺的全面推广，单炉投料≥4300kg，使N型硅产品的单位成本（元/kg）降低了27.32%，显著降低了N型硅产品的制备成本。
科技创新成果4：N型单晶硅智能化生产技术集成
针对单晶硅生产系统智能化水平低的问题，基于生产制造管理系统，通过仿真模拟单体单晶炉的生产数据，建立制备工艺反溯性能预测模型；同时，利用PLC（工业控制系统）+PAC（可编程自动化控制器）双重控制系统，结合MES（制造执行系统）的生产过程数据以及设备端的秒级数据，建立了单晶车间的“大数据控制模型”和云技术分析平台，实现了单晶车间集中监控、数据自主采集可视化及实时智能调控，使N型产品生产效率提升了112%。
五、客观评价
本项目着眼于制约高品质N型单晶硅产品制备和规模化量产的关键技术难题，重点开展了“高品质N型单晶硅关键制备技术研究及智能化集成控制应用”项目的系统研究，取得的主要创新技术成果和行业贡献如下：
1、首创“超低炉压掺磷直拉N型单晶硅工艺”，有效改善了N型单晶硅棒的轴向电阻率一致性，电阻率方差均值仅有RCz的50%，良品率79%，单产提升幅度0.52kg/h。
2、首创“N型单晶硅低氧制备关键技术”，使晶体中头部氧含量≤12ppma，氧回收比例降低≥2.4%，尾部少子寿命≥7000μs，同心圆比例仅为0.3%，有效改善了N型单晶硅的同心圆比例高的行业难题。
3、N型单晶硅的高效能大热场开发工艺，突破了高效能超大热场温度场分布与精准控制难度大的技术难题，实现了37吋热场配套工艺的全面推广，单炉投料≥4300kg，使N型硅产品的单位成本（元/kg）降低了27.32%。
4、N型单晶硅智能化生产技术集成控制系统，通过建立单晶车间的“大数据控制模型”和云技术分析平台，实现了单晶车间集中监控、数据自主采集可视化及实时智能调控，使N型产品生产效率提升了112%。
专家评价结论
本项目成果在隆基4个生产基地推广近3年累计实现销售收入逾10亿元，对于带动N型单晶硅生产制备的关键技术创新，实现生产环节的降本增效，促进宁夏自治区光伏生产制造企业技术创新、提质增效、数字化转型以及“六新”产业的高层次人才培养，带动宁夏自治区以及中国光伏产业链可持续发展推动宁夏建设“黄河流域生态保护和高质量发展先行区”建设工作，对于推动我国实现绿色能源转型、降低碳排放和可持续发展具有重大战略价值。
2023年9月20日，本项目成果经过中科合创（北京）科技成果评价中心组织专家对“高品质N型单晶硅关键制备技术研究及智能化集成控制应用”项目科技成果进行评审鉴定。专家评价组认为“本项目成果破解了制约高品质N型单晶硅产品制备和规模化量产的行业共性关键技术难题，取得相关研究成果62项，实现了工业化应用，经济和社会效益显著。该成果整体技术达到国际领先水平。建议进一步加大推广应用”。
