中國粉體網(wǎng)訊 高純石英材料制品作為光伏及半導(dǎo)體等領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)性材料，其重要性不斷凸顯。2025年3月27日，由中國粉體網(wǎng)主辦的2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)在江蘇東海隆重召開，會(huì)議現(xiàn)場我們邀請(qǐng)到了江蘇雙良低碳產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院光伏創(chuàng)新中心主任黃晶晶就合成砂的性能、應(yīng)用及發(fā)展前景等問題進(jìn)行了深度訪談交流。
中國粉體網(wǎng)：黃主任，首先請(qǐng)您介紹一下合成砂，它與其他石英砂有何不同？各自有何優(yōu)缺點(diǎn)？
黃主任：合成砂，顧名思義，是通過人工合成的方法然后得到的石英砂，而天然砂是通過礦石破碎、提純等一系列手段實(shí)現(xiàn)的。天然砂的優(yōu)點(diǎn)在于在光伏和半導(dǎo)體領(lǐng)域經(jīng)過多年的應(yīng)用，其性能已經(jīng)被了解的非常清楚，且比較穩(wěn)定；其缺點(diǎn)就在于，它的原料礦大多來自美國的花崗偉晶巖，尋找它的可替代性來源比較困難，在未來不確定的政策和貿(mào)易環(huán)境下，對(duì)應(yīng)用端是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。而合成砂其中一個(gè)比較大的優(yōu)點(diǎn)在于它本身不受制于原料。另一方面的優(yōu)點(diǎn)在于它的技術(shù)路線，能夠很好的控制雜質(zhì)元素含量和粒徑，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)元素含量的精準(zhǔn)摻雜，也就是說在未來的研發(fā)及批量供應(yīng)方面，只要技術(shù)打通，它的前景還是很不錯(cuò)的；合成砂最大的缺點(diǎn)在于其在光伏端應(yīng)用的時(shí)間太短，整個(gè)行業(yè)對(duì)它的習(xí)性了解的不太清楚，合成砂在半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域上的應(yīng)用方向不太一樣，光伏領(lǐng)域更多的是追求長壽命和成本問題，而半導(dǎo)體更關(guān)注的是品質(zhì)，因此，有一些觀念或者方法需要進(jìn)行調(diào)整。
中國粉體網(wǎng)：合成砂能夠較好的控制純度和雜質(zhì)含量，那它制成石英坩堝之后，強(qiáng)度這一性能是否會(huì)存在不足？
黃主任：在合成砂的應(yīng)用過程中，我們團(tuán)隊(duì)總結(jié)出，哪怕是鋁元素低到1，石英坩堝的運(yùn)行時(shí)間依然是與天然石英砂制成石英坩堝的運(yùn)行時(shí)間是持平的，可以達(dá)到500個(gè)小時(shí)。我們公司石英坩堝的拉晶時(shí)間一般是450~550個(gè)小時(shí)，在這個(gè)范圍內(nèi)，合成砂制成的石英坩堝的異常率，與天然砂制成石英坩堝相比沒有太大不同，因此對(duì)于石英砂太過純凈會(huì)影響坩堝的性能這樣的說法，我認(rèn)為是無需太過擔(dān)心的，在目前的600小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)基本沒有問題。
中國粉體網(wǎng)：合成石英砂的制備方法有哪些？目前最主流的工藝是什么？
黃主任：根據(jù)這幾年和同行及合成砂廠家的交流，我們了解到合成砂的制備方法主要有三種，即液相合成法、氣相合成法以及含氟硅法。按照目前最頂級(jí)的合成砂廠商日本三菱的技術(shù)來看，它們也是采用溶膠凝膠法來制備的，因此我們接觸到的能批量供應(yīng)合成砂的廠家的技術(shù)路線仍然是偏向溶膠凝膠法。
中國粉體網(wǎng)：光伏用石英坩堝對(duì)高純石英砂的性能要求是怎樣的？
黃主任：目前合成砂的技術(shù)指標(biāo)都是對(duì)標(biāo)天然砂做的，在現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)下，基本都是按照《GB/T 32649-2016 光伏用高純石英砂》這一標(biāo)準(zhǔn)來做的，不過各家針對(duì)自己的工藝以及特性要求，可能會(huì)在該標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)一步進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。
通常來講高純砂的金屬元素含量，可能要小于25ppm，鋰、鈉、鉀小于2.5ppm，但在應(yīng)用過程中，由于工藝的不同，導(dǎo)致對(duì)相關(guān)元素的含量甚至粒徑都有不同的要求。目前來看，天然砂和合成砂的標(biāo)準(zhǔn)90%是一致的，但是也有一些特殊情況，比如我們前面講的鋁元素含量，天然砂的鋁元素含量一般在10~15ppm之間，而合成砂只有1。未來我們公司希望聯(lián)合同行或整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈重新定義一下高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)。
中國粉體網(wǎng)：在當(dāng)前的市場情況下，我國光伏石英坩堝用高純砂供應(yīng)和需求情況如何？
黃主任：前兩年高純石英砂供應(yīng)比較緊缺，對(duì)石英坩堝廠家挑戰(zhàn)很大，這是由于光伏及石英坩堝產(chǎn)能爬坡，高純石英砂尤其是進(jìn)口砂供應(yīng)錯(cuò)配，導(dǎo)致供應(yīng)鏈比較緊張，要滿足石英坩堝的用量，但是砂又買不到，因此我們?cè)谂浞缴献隽撕艽蟮拈_發(fā)與調(diào)整。
隨著高純砂海外產(chǎn)能的擴(kuò)張以及南非、印度石英礦的逐步導(dǎo)入，從去年下半年開始，高純砂的供應(yīng)并不緊張了，基本可以滿足需求量。雖然說整個(gè)光伏行業(yè)，光伏硅片名義產(chǎn)能達(dá)到了1500GW，如果按照這個(gè)量達(dá)到滿產(chǎn)，高純砂的產(chǎn)能還有些緊張，但是按照2024年CPIA公布的硅片產(chǎn)能的數(shù)據(jù)，全球光伏硅片產(chǎn)能大約是750GW，按照一個(gè)石英坩堝需要100公斤高純石英砂的用量來測算，750GW的硅片對(duì)應(yīng)的高純石英砂產(chǎn)能大約是8.5萬噸左右。我們一直講供應(yīng)鏈緊張，其實(shí)更多的是說進(jìn)口砂，按照進(jìn)口砂占據(jù)40%的比例去測算，大概需要3.3萬噸。
當(dāng)然我們同行業(yè)看好未來光伏行業(yè)的產(chǎn)能，光伏硅片產(chǎn)能有希望突破1TW的產(chǎn)能。如果按照光伏產(chǎn)品產(chǎn)能1TW來計(jì)算，高純石英砂的用量約為10.1萬噸，進(jìn)口砂用量為4.4萬噸。所以根據(jù)測算，高純石英砂產(chǎn)能爬坡或者供應(yīng)鏈這一方面，應(yīng)該不會(huì)再出現(xiàn)光伏硅片及石英坩堝產(chǎn)能急劇擴(kuò)張，導(dǎo)致原材料供應(yīng)不足的情況，因此總體來講，我認(rèn)為高純石英砂的供應(yīng)會(huì)比較穩(wěn)定。
中國粉體網(wǎng)：在光伏用石英坩堝中，合成砂有哪些應(yīng)用？它能否完全取代天然高純砂？
黃主任：合成砂應(yīng)用在光伏級(jí)石英坩堝領(lǐng)域，像我們公司及其他一些光伏石英坩堝的廠家在用，半導(dǎo)體相關(guān)廠家在用，只是這兩個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不一樣。另外，據(jù)我們了解，光伏行業(yè)下游電池端應(yīng)用的石英擴(kuò)散管也會(huì)應(yīng)用到合成砂。在未來，只要我們用到石英砂的領(lǐng)域，類似陶瓷行業(yè)，合成砂能不能去替代天然砂呢，從技術(shù)角度，我認(rèn)為是有可能的。但從實(shí)用性方面講或者從成本上考慮的話，我認(rèn)為合成砂沒有必要在低端領(lǐng)域去應(yīng)用。
再回到市場方面，其實(shí)我們團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用合成砂，或者說持續(xù)研究應(yīng)用合成砂是瞄準(zhǔn)百分百替代進(jìn)口砂的目標(biāo)的，如果按照進(jìn)口砂替代這一目標(biāo)來講的話，光伏硅片產(chǎn)能達(dá)1TW，進(jìn)口高純砂用量為4.4萬噸，那未來，合成砂的消耗量也是接近這個(gè)數(shù)值，因此，它的市場需求量還是比較龐大的。這僅僅是從光伏硅片領(lǐng)域來講，此外，在半導(dǎo)體領(lǐng)域或者光伏電池端還有沒有其他的應(yīng)用空間呢？這都是值得商榷的，因此我比較看好合成砂在未來應(yīng)用的可能性。
中國粉體網(wǎng)：目前，我國合成砂的產(chǎn)業(yè)進(jìn)展情況如何？
黃主任：從2022年到2024年將近三年的時(shí)間里，我們團(tuán)隊(duì)走訪了約7~8家的合成石英砂廠家，有幾家公司目前產(chǎn)能停留在公斤級(jí)的實(shí)驗(yàn)室的水平，也有兩家公司有噸級(jí)的產(chǎn)能，不過由于還處在研發(fā)階段，下游的需求不是非常旺盛，所以出貨量有限，像我們公司每次購買大概兩三百公斤的量�？偠灾�，根據(jù)我們的了解情況，目前國內(nèi)能實(shí)現(xiàn)合成砂量產(chǎn)的企業(yè)有一到兩家左右。
中國粉體網(wǎng)：目前天然砂和合成砂的價(jià)格情況是怎樣的？
黃主任：從價(jià)格上來講，我認(rèn)為目前合成砂與天然砂無法在同一平臺(tái)上競技，因?yàn)樘烊簧敖?jīng)過這么久的積淀，其可靠性已得到充分的驗(yàn)證，因此它的價(jià)格是非常具有代表性的，而合成砂目前還沒有大規(guī)模的出貨，因此規(guī)�；�(yīng)所帶來的降本趨勢目前是無法看出來的。因此就現(xiàn)有情況下將二者進(jìn)行比較不太具備很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
但就我們目前所購買的合成砂的價(jià)格來講，是低于進(jìn)口砂的，具體低多少，這個(gè)我們不太方便透露，另外一個(gè)方面，我們考慮到，當(dāng)進(jìn)口砂價(jià)格到30~50萬元/噸的時(shí)候，無論誰去做合成砂，都有價(jià)格優(yōu)勢，但是當(dāng)高純砂價(jià)格回歸理性，回到6萬元/噸的時(shí)候，合成砂還有沒有競爭力？價(jià)格還有沒有進(jìn)一步下探的優(yōu)勢呢？根據(jù)我們和廠家的交流情況來看，他們測算了從原料到制砂的整個(gè)環(huán)節(jié)，包括用水用電量的情況來看，他們是有信心將合成砂的價(jià)格做到6萬元/噸以下的，這也是我們有信心把合成砂用好的原因。
中國粉體網(wǎng)：您認(rèn)為合成砂它在光伏領(lǐng)域的發(fā)展前景是怎樣的？
黃主任：從我個(gè)人角度來看，因?yàn)樘烊簧暗呐畏�(wěn)定性和波動(dòng)是比合成砂大的，因此如果合成砂在技術(shù)可行的情況下，且成本確確實(shí)實(shí)能夠隨著天然砂價(jià)格的波動(dòng)而變化的話，從產(chǎn)品穩(wěn)定性上來看，合成砂它的前景是非常巨大的，我個(gè)人非常偏愛合成砂，未來，我也希望它能夠百分百的替代進(jìn)口砂。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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