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为了改变产业关键核心技术受制于人的局面，2002年底，中国恩菲决定与洛阳单晶硅厂合作，在洛阳建设年产300吨多晶硅项目。被任命为总设计师和副总经理的严大洲与一批技术专家来到河南洛阳，开启了产业化多晶硅的梦想。生产厂区设在了偏僻的偃师石牛村，因为资金有限，当时他们只能租用农民家的民房，一边办公，一边听着外面拖拉机“突突突”声是家常便饭。即使这样，为了尽快投产，他和团队扎根在农村，奋斗在黄土弥漫的厂区，一干就是两年多。此时，严大洲面对的，不仅是恶劣的工作环境，还有近乎为零的相关技术基础。项目规模为年产多晶硅300吨，在当时的国内绝无仅有。面对艰难困苦，严大洲没有气馁，他立即投身到了国内首台12对棒还原炉的自主研发中，率领团队反复核算热场、流场的合理分布，自主研究设计并委托辽宁一家企业制造出了第一台12对棒还原炉。
还原炉造出来了，新的问题接踵而至，首先需要解决的是硅芯无法击穿的问题，这是还原反应的第一个关键环节。严大洲和电气专家一起研究调整打压系统，不断探索炉内温度、硅芯高度，最终成功将打压系统调到了万伏以上。严大洲和团队还修改了固定硅芯的卡瓣结构，有效降低了因硅芯倾斜导致的倒炉风险。他们一次次面对困难，一次次攻坚克难，又战胜了一个个挑战。2005年10月18日，年产300吨多晶硅项目终于在洛阳顺利投产，这也成为了国内首条规模化的产业线，成功打破了国外长期以来对中国多晶硅生产的技术封锁和市场垄断，帮助国家摆脱了高度依赖进口的困窘局面。
随着年产300吨多晶硅项目的建成投产，我国多晶硅行业实现了井喷式地增长。2007年，我国多晶硅产量超过1000吨，2018年，产量达到25.9万吨，全球市场占比跃升至56%，成为了世界第一大生产国。产业的快速发展，离不开一系列的技术创新。依托多晶硅材料制备技术国家工程实验室，严大洲带领团队取得了丰硕成果。他们突破了多晶硅高品质难题，形成了规模化低成本制备光伏用高品质多晶硅的系统集成技术。研究确定了影响多晶硅品质的63种微量组份，发明了去除原料三氯氢硅中痕量杂质的方法；自主研究设计了选择吸附、络合精馏、高效填料及耦合精馏集成技术，成功攻克了多晶硅高速沉积、能耗物耗与硅棒品质协同难题。团队首创了节能还原炉系统设计方法，通过设备创新大幅降低多晶硅电耗。模拟构建了硅棒气固界面反应物料更新通道和热场、流场的动态平衡，突破了加压不利于多晶硅高效沉积的难题；成功研发了我国首套24对、36对、48对棒节能还原炉技术与装置，形成完整工艺包，填补国内空白，使每吨多晶硅生产成本从70万元降至6万元。
作为行业开拓者之一，严大洲没有躺在历史的功劳簿上，他在科研的道路上继续破浪前行。近年来，他锚定国家重大战略需求，借助国家将多晶硅材料制备技术国家工程实验室考核升级为硅基材料制备技术国家工程研究中心之机，聚力高端，与团队一起潜心研究国家紧缺的芯片用电子级多晶硅料和电子特种气体以及光纤通信行业的原材料。严大洲与团队承担了国防军工用超高纯硅基材料、集成电路用电子气体和锂电池用硅碳负极材料等项目的研究与产业化。从理论研究、评价炉检测，到应用于还原炉的试生产，再到整个车间的稳定生产，严大洲带领科研技术人员废寝忘食在海量参数数据的计算、对比、推翻、再确定的过程中，经历着“残酷”的自我否定和惊喜的科学肯定，终于攻克了“电子化学品痕量杂质分离”“反应定向控制、反应效率”等技术难题，独创了硅基电子特气“光催化微反应-吸附络合-高效精馏”纯化新技术。严大洲与团队用先进技术保障了国防材料安全，解决了我国集成电路关键材料及光通讯产业基础薄弱的问题，提升了电子信息产业关键电子材料的供给保障能力 ，有力支撑了国家“十四五” 发展规划中集成电路的产业发展。
