中國粉體網(wǎng)訊  單晶硅是一種十分重要的新能源材料，目前，單晶硅采用多晶硅為原料和直拉法生產(chǎn)工藝。在單晶硅生產(chǎn)中，石英坩堝是一次性使用的熔硅和晶體生長的關鍵材料，對單晶硅的生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質量都有著重要影響。

高純石英砂對石英坩堝品質的影響

石英坩堝主要使用電弧法生產(chǎn)，核心原材料為高純石英砂，石英砂的純度是影響石英坩堝品質的重要因素。石英坩堝分為內(nèi)外兩層或三層結構，外層是高密度區(qū)域，稱為氣泡復合層；內(nèi)層是3-5mm的透明層，稱為氣泡空乏層，內(nèi)層，即氣泡空乏層的存在使坩堝與溶液接觸區(qū)的氣泡密度降低。石英砂純度越低，在高溫熔制過程中越容易產(chǎn)生黑點氣泡。用作內(nèi)層砂時，長時間處于高溫環(huán)境下會使石英坩堝內(nèi)壁所含氣泡受熱釋放，從而影響到單晶硅片生產(chǎn)的穩(wěn)定性和成功率。因此內(nèi)層砂對石英砂的純度要求更高，價格也更高。此外，坩堝用石英砂對不同雜質含量都存在要求，如堿金屬雜質含量過高會促使坩堝析晶，使坩堝失透和變形，羥基含量過高會導致坩堝鼓包等。

石英坩堝對高純石英砂純度要求

來源：王向東.光伏直拉單晶對于石英坩堝及石英砂的產(chǎn)業(yè)化需求、東亞前海證券研究所

石英坩堝用高純石英砂資源現(xiàn)狀

高純石英砂作為石英坩堝的上游材料，廣泛應用于新興行業(yè)。目前，全球能夠批量供應高等級太陽能及半導體用高純石英砂的企業(yè)較少，由于產(chǎn)品質量高、高純石英原料儲備豐富，美國西比科公司與挪威TQC公司處于重要地位。

目前，我國用于單晶硅生產(chǎn)的石英坩堝通常采用雙層或者三層結構，美國西比科、挪威TQC基本依賴美國的斯普魯斯派恩礦床，該礦床屬于花崗偉晶巖（白崗巖），具有儲量大、雜質少、氣泡表現(xiàn)好、礦石品質穩(wěn)定等優(yōu)點，我國的石英礦具有礦體規(guī)模小、礦石品質不穩(wěn)定、流體雜質多等缺點，因此，我國石英坩堝的內(nèi)層砂所必須的高純石英高端產(chǎn)品仍需要從美國、挪威等地進口，而質量要求略低的石英坩堝中外層砂，其礦石原料也需要從印度等國進口解決。

總之，石英砂作為制作石英坩堝的核心原料，其品質水平及成本等級很大程度上決定了石英坩堝的性能及成本，因此，需要從石英礦源篩選、加工等多個方面對高純石英砂品質進行提升，從而提高石英坩堝的品質，以滿足其在光伏直拉單晶制造中的需求。

那么，石英坩堝用高純石英砂的指標是怎樣的？關鍵技術又有哪些？2023年4月21日，中國粉體網(wǎng)將在安徽鳳陽舉辦“第一屆光伏行業(yè)用石英砂技術與市場交流大會”。我國石英原材料行業(yè)的知名專家、成都理工大學汪靈教授將帶來題為《光伏石英坩堝用高純石英砂及其制造關鍵技術》的報告，屆時，他將對石英坩堝用石英砂進行詳細地分析與介紹。

專家簡介

汪靈，博士，二級教授，博士生導師，享受國務院政府特殊津貼專家，四川省學術和技術帶頭人。先后任《礦物學報》《礦物巖石》等期刊編委，四川省礦物巖石地球化學學會副理事長，中國地質學會礦物學專業(yè)委員會委員，中國礦物巖石地球化學學會非金屬礦物資源高效利用專業(yè)委員會副主任、新礦物及礦物命名專業(yè)委員會委員，中國硅酸鹽學會工藝巖石學分會副理事長等。在應用礦物學領域，潛心于礦物材料學研究，先后主持國家自然科學基金面上項目７項，出版了國內(nèi)外第一本關于礦物的材料屬性與應用的基礎性、實用性和系統(tǒng)性理論著作《礦物材料學原理》（獨著，100萬余字），以第一發(fā)明人獲授權國家發(fā)明專利42項（其中高純石英制備技術7項），發(fā)表學術論文170篇，獲中國科學院院長獎學金特別獎和多項科技成果獎，2020年首先在重慶市城口縣發(fā)現(xiàn)超大型陶粒頁巖礦，該礦探明資源量的潛在經(jīng)濟價值超200億元。

參考來源：

張大虎等.單晶硅生長用石英坩堝的組成與結構特征

汪靈.高純石英的概念及其原料品劃分

王向東.光伏直拉單晶對于石英坩堝及石英砂的產(chǎn)業(yè)化需求

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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