中國粉體網(wǎng)訊  近日，國內(nèi)高純石英砂行業(yè)某頭部企業(yè)發(fā)布了一份聲明文件，事關(guān)與下游客戶某坩堝企業(yè)的買賣合同糾紛一案。該案件中，存在爭議的焦點(diǎn)在于：“摻鋁”的高純石英砂，是否會導(dǎo)致石英坩堝“析晶”“漏硅”等問題。

據(jù)中國粉體網(wǎng)小編了解，在現(xiàn)有的高純石英加工技術(shù)下，以晶格雜質(zhì)形式存在的Al元素含量雖然極低但除去難度極大，因此成為制約高純石英最終質(zhì)量的關(guān)鍵。既然高純石英砂中的鋁雜質(zhì)如此難以清除干凈，那為什么還要往里面“摻鋁”呢？

原來，在光伏坩堝中，鋁雜質(zhì)并不是越少越好。關(guān)于鋁雜質(zhì)，據(jù)專家講，由于Al-O鍵能高于Si-O鍵能，因此適量的Al元素可以增強(qiáng)光伏坩堝的強(qiáng)度。我國光伏坩堝用高純石英砂雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)要求中，外層砂鋁元素的含量為18ppm。

2024年，由挪威石英公司、挪威科技大學(xué)的研究人員在《RSC Advances》發(fā)表的論文《Influence of aluminium doping on high purity quartz glass properties》也證實(shí)了上述觀點(diǎn)。

研究人員將鋁前驅(qū)體涂覆到石英原料中，結(jié)果表明，高達(dá)500 ppm的鋁添加量會顯著增加摻雜石英粉末在高溫下形成的玻璃的粘度；最大粘度在鋁添加量低至20 ppm時(shí)達(dá)到。這可能是由于石英玻璃中OH基團(tuán)的穩(wěn)定性降低，以及形成被困的氧空位，這一點(diǎn)通過原子模型得到了證實(shí)。氧空位的形成也阻礙了方石英的結(jié)晶。另一方面，鋁原子本身導(dǎo)致 Si–O 鍵局部弱化，從而加速了從玻璃態(tài)到結(jié)晶態(tài)的重構(gòu)相變動力學(xué)。該發(fā)現(xiàn)對于開發(fā)光伏新型高強(qiáng)度坩堝被認(rèn)為是一個(gè)重要的進(jìn)步。

依據(jù)上述研究結(jié)論來看，摻鋁對于石英坩堝的質(zhì)量有正、反兩方面的影響，因此在平衡石英玻璃粘度提升與析晶風(fēng)險(xiǎn)的前提下，有一個(gè)“最佳的鋁摻雜量”。而這個(gè)最佳摻雜量需要高純砂廠家和下游坩堝廠家聯(lián)合研究試驗(yàn)才能摸索出來，從而展開大規(guī)模生產(chǎn)。

本質(zhì)上，這個(gè)糾紛案例是關(guān)乎科學(xué)工藝的問題。但是，據(jù)上述高純砂廠家自述，上述坩堝公司是首次購買他們的高純石英砂產(chǎn)品，且未經(jīng)小試、中試、大試就大批量投入使用。這里也暴露了上下游相關(guān)企業(yè)嚴(yán)重缺乏“科學(xué)態(tài)度”和“協(xié)作精神”。

此外，石英坩堝出現(xiàn)“析晶”“漏硅”等嚴(yán)重問題，可能的因素既包括石英坩堝本身的品質(zhì)，也可能與拉晶所用的原料品質(zhì)以及拉單晶的整個(gè)過程中的操作規(guī)范、工藝參數(shù)等密切相關(guān)。

如果把問題全部甩給“摻鋁”這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，那很可能是冤枉它了。

參考來源：

[1]中國粉體網(wǎng)：高純石英砂提純，最難除掉的竟然是它！

[2]中國粉體網(wǎng)：石英坩堝析晶：“隱秘的角落”里發(fā)生了什么？

[3]孫紅娟教授：坩堝用石英砂的工藝特征及高純石英砂制備技術(shù)

[4]Influence of aluminium doping on high purity quartz glass properties

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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