近日，上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李學(xué)剛團隊開發(fā)的1500噸/年二氯二氫硅（DCS）制甲硅烷工業(yè)裝置在通威股份（股票代碼600438）旗下四川永祥能源科技有限公司建成投產(chǎn)。該裝置是DCS制甲硅烷新工藝的全球首套工業(yè)示范裝置，由我院李學(xué)剛團隊提供成套技術(shù)工藝包。

甲硅烷是微電子、光電子領(lǐng)域最重要、用量最大的“源性”特氣，廣泛用于半導(dǎo)體芯片、顯示面板、太陽能光伏等領(lǐng)域，以甲硅烷為硅源前驅(qū)體的硅碳復(fù)合材料，是最有前景的下一代高性能鋰離子電池負極材料。由于產(chǎn)品純度要求高、技術(shù)難度大、極度易燃易爆等原因，國內(nèi)甲硅烷供應(yīng)曾被美、日、韓等國公司壟斷，甚至用于節(jié)能玻璃的低級品也依賴進口。

傳統(tǒng)的甲硅烷生產(chǎn)工藝是以三氯氫硅（TCS）為原料經(jīng)歧化反應(yīng)制備并副產(chǎn)四氯化硅（STC），存在效率低、能耗高等問題。李學(xué)剛團隊開發(fā)了以改良西門子法多晶硅工藝中氫化、還原等工段副產(chǎn)物DCS為原料，并基于反應(yīng)精餾多功能反應(yīng)器制備甲硅烷的新工藝（圖3），通過大量基礎(chǔ)研究和核心工藝及裝備創(chuàng)新，突破了DCS原料除雜難題，實現(xiàn)了DCS歧化反應(yīng)過程強化和反應(yīng)進度有效調(diào)控，使中間歧化產(chǎn)物TCS成為優(yōu)勢副產(chǎn)物，最終歧化副產(chǎn)物STC的選擇性小于5%，副產(chǎn)的TCS可返回多晶硅工段生產(chǎn)多晶硅，實現(xiàn)了甲硅烷工藝與改良西門子法多晶硅工藝的緊密結(jié)合。相比傳統(tǒng)TCS路線，新技術(shù)固定資產(chǎn)投資和單位產(chǎn)品能耗分別降低15%和60%以上。

圖1 甲硅烷新工藝實現(xiàn)與改良西門子法多晶硅工藝緊密結(jié)合

光伏領(lǐng)域是目前甲硅烷市場最大消費端，通威股份是全球領(lǐng)先的光伏產(chǎn)品制造商，擁有從上游高純晶硅生產(chǎn)、中游高效太陽能電池片及高效組件生產(chǎn)、到終端光伏電站建設(shè)與運營的光伏新能源產(chǎn)業(yè)鏈條，旗下永祥股份是全球最大的高純晶硅生產(chǎn)商。公司基于自身業(yè)務(wù)需求，前期經(jīng)多輪次技術(shù)溝通和交流（圖4），決定采用李學(xué)剛團隊開發(fā)的甲硅烷新技術(shù)建設(shè)工業(yè)示范裝置，上海韻申新能源科技有限公司為項目總包方（工藝包為單次許可）。該項目的成功投產(chǎn)，將幫助企業(yè)提升盈利能力，促進其光伏產(chǎn)業(yè)鏈條的長遠健康發(fā)展。

來源：上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院