中國粉體網訊 受益于光伏行業(yè)高景氣發(fā)展，下游光伏硅片需求凸顯。在單晶硅片生產流程中，石英坩堝是光伏單晶爐的關鍵部件，是拉制大直徑單晶硅棒的消耗性器皿，主要用于盛裝熔融硅并制成后續(xù)工序所需晶棒。
基于單晶硅片純度的要求，石英坩堝一次或幾次加熱拉晶完成后即報廢，需要購置新的石英坩堝用于下次拉晶，因而在單晶硅產業(yè)鏈中具備較強的消耗品屬性特征。
1我國石英坩堝發(fā)展歷程
我國石英坩堝行業(yè)發(fā)展可分為幾個歷史時期：
1978-1988年，我國的電弧法石英坩堝、高純涂層坩堝同激光用石英玻璃、高純耐高溫石英玻璃管等石英制品已完成研制并實現規(guī)�；a。
1989-2000年，此階段主要是在引進國外先進技術吸收消化的基礎上實現國有化。
2000年以后，隨著技術的進步，坩堝尺寸從12英寸一直發(fā)展到32英寸，近年來我國拉晶生產的主流是28英寸坩堝，新項目普遍采用28英寸-32英寸坩堝，少數企業(yè)如歐晶科技已完成40英寸太陽能級石英坩堝及32英寸半導體級石英坩堝的研發(fā)工作并具備量產能力。
2我國石英坩堝發(fā)展現狀
近年來，我國石英制品行業(yè)的技術進步較為明顯，尤其是石英坩堝技術水平與國外企業(yè)產品的差距逐步縮小，在坩堝尺寸、純度、拉晶時間和拉晶次數等方面均取得顯著進步。此外，國內石英坩堝具有一定的成本優(yōu)勢，在質量和性能等方面與進口石英坩堝的差距正逐漸縮小。
參考來源：歐晶科技
我國石英坩堝產品國產化進度加快。目前在光伏石英坩堝領域，憑借著價格優(yōu)勢，我國企業(yè)已占據絕大部分的市場份額；在半導體石英坩堝領域，伴隨著國外半導體產業(yè)逐漸轉移至國內，作為其重要配套原輔料供應行業(yè)，石英坩堝制造領域獲得了較快的發(fā)展，產品正逐漸實現進口替代。
3拉晶工藝的提升對石英坩堝提出更高要求
在傳統(tǒng)的直拉法下，石英坩堝只能用一次，一次僅能產出一根晶棒，石英坩堝的一次性消耗和拆裝爐的耗時在成本費用中占較高比重。
為了提高直拉單晶硅的質量和產量，連續(xù)加料、多次加料等一爐多根直拉單晶硅生長技術被開發(fā)和應用。連續(xù)直拉法可以在拉晶過程中持續(xù)往石英坩堝內加料，并不斷產出多根新的晶棒，對石英坩堝的壽命提出了更高要求。國內企業(yè)開發(fā)的長壽命石英坩堝，連續(xù)拉晶時間可以達到200小時以上。通過優(yōu)化多次加料的拉晶工藝，設計出新型石英加料器，配合長壽命石英坩堝，可最大程度實現石英坩堝利用率，大幅提高了生產效率。
石英坩堝作為裝放多晶硅原料的消耗型石英器件，是唯一與硅材料直接接觸的材料，故其質量對下游硅片廠商拉制單晶硅棒的品質會產生影響，因而下游硅片企業(yè)對石英坩堝的純度、潔凈度、精度具有嚴格標準，同時大硅片的演進也對坩堝產品提出更高的要求，石英坩堝工藝技術一直向“高純度、大尺寸、低成本、長壽命”方向發(fā)展。
4石英坩堝制備技術
目前，電弧法是制備石英坩堝的主流制備技術。石英坩堝分為內層透明層、中層氣泡復合層和外層薄氣泡層，各層質量占比分別為25%-70%、20%-40%和5%-30%，通常比例為4:3:4或者3:4:3。其中內層砂必需的4N8高純石英高端產品仍需要高價從美國、挪威等進口，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。
如上圖所示，將高純的石英砂原料倒入坩堝模具內，通過成型裝置將石英砂原料均勻的成型在模具的內表面以成型坩堝坯，然后將坩堝模具整體移入電弧熔制爐內，通過石墨電極釋放高溫電弧使石英砂熔化，最后快速冷卻形成石英坩堝毛坯。
5進入石英坩堝領域的主要壁壘
5.1技術壁壘
我國的石英制品行業(yè)起步較晚，只有少數規(guī)�；髽I(yè)的石英坩堝技術方面達到先進水平。
在供貨質量方面，一方面，新進者往往需要經過長期反復的測試、持續(xù)的產品升級才能研發(fā)出符合下游客戶實際需求的石英坩堝，產品研發(fā)需要消耗較大的成本。另一方面，基于單晶硅片高純度的要求且單次拉晶成本較高，石英坩堝在實際使用時要求質量保持穩(wěn)定，雜質、氣泡等若在生產過程中如未能有效控制，極易在供應過程中造成拉晶失敗、投料報廢的情況，實踐中可能會面臨索賠風險。
在技術更迭方面，隨著下游行業(yè)技術不斷迭代，石英坩堝制造企業(yè)需與時俱進，及時開發(fā)生產出滿足下游領域需求的產品，滿足下游客戶降本增效的要求，才能保持競爭優(yōu)勢。
5.2市場及客戶壁壘
石英坩堝主要應用于半導體、太陽能等領域，單晶硅生產企業(yè)一方面對石英坩堝及相關配套產品的質量和穩(wěn)定性有較高的要求，企業(yè)往往在經過采購意向達成、檢測標準溝通一致之后，仍需通過送樣測試等多重程序，并要求提供相關產品的測試報告、認證證書等，以證明其產品的穩(wěn)定性、可靠性以及廠商售后服務能力，才能成為合格供應商。單晶硅生產企業(yè)傾向于選擇行業(yè)內口碑較好的供應商，并與其保持長期穩(wěn)定的合作關系。因此，行業(yè)對新進入者形成了較高的市場壁壘。
5.3規(guī)模壁壘
硅片制造行業(yè)集中度高，生產規(guī)模大，重要功能性耗材石英坩堝、多晶硅原料和切削液用量較大，大型硅片制造企業(yè)往往傾向于具備一定生產規(guī)模的企業(yè)為自身提供耗材及輔料回收再利用服務。行業(yè)規(guī)模較小的企業(yè)受規(guī)模經濟的約束，難以達到適合大型硅片制造企業(yè)日常生產規(guī)模要求。
5.4資金壁壘
石英坩堝方面，從采購研發(fā)到生產，每一個環(huán)節(jié)都需要大量資金來保障公司正常運營。特別是高純石英砂的采購、高潔凈度的生產車間和自動化的生產廠房的建設占用大額啟動資金。在企業(yè)發(fā)展初期，資金方面的缺失和融資渠道的限制將使新進企業(yè)面臨著一定阻礙。
6影響石英坩堝行業(yè)發(fā)展的因素
（1）下游硅片價格下行
石英坩堝是光伏產業(yè)鏈中不可或缺的容器，用于高溫條件下連續(xù)拉晶，提煉高純度的單晶硅。然而，近期由于石英原礦稀缺、進口砂供應緊張、國內外坩堝廠商擴產困難等因素，導致石英坩堝市場供需失衡，價格持續(xù)上漲，部分硅片廠家甚至出現停產情況。
隨著下游硅材料生產技術的革新和生產效率的提升，生產成本明顯下降， 同時下游競爭激烈也導致硅片價格也隨之下跌。
（2）高純石英砂供應不穩(wěn)定
據了解，目前全球范圍內高純石英砂的主要生產廠商有美國矽比科、挪威TQC以及國內的太平洋石英等，其中美國和挪威兩家占有礦產資源優(yōu)勢，產品質量高，長期主導全球高純石英砂供應。但由于其產能主要面向電子級高端石英玻璃，光伏級擴產速度緩慢。而國內高純石英砂龍頭太平洋石英的主要礦源來自印度拉賈斯坦邦和古吉拉特邦地區(qū)，受制于礦源限制和印度政策變化，產能較小，難以滿足光伏和半導體石英坩堝用量需求。
（3）石英坩堝需求旺盛
2022 年硅片產量 357GW，同比增長 57.5%，預計 2023 年全國硅片產量將超過 535.5GW。這意味著對石英坩堝的需求也將大幅增加。據統(tǒng)計，2021年全球光伏用石英坩堝需求量約6-7萬噸，而供給量僅有5-6萬噸，缺口約0.4萬噸。而目前國內外坩堝廠商的擴產計劃都受到原料、設備、技術等多方面的制約，難以在短期內有效緩解供需緊張的局面。
業(yè)內人士表示，目前國內外坩堝廠商都在積極尋求突破和創(chuàng)新，包括提高國產砂的品質和比例、開發(fā)合成砂和回收利用等途徑。但這些措施都需要一定的時間和成本投入，且效果有待驗證。因此，在未來一段時間內，光伏行業(yè)可能會面臨更加嚴峻的石英坩堝供應挑戰(zhàn)。
7石英坩堝產品行業(yè)主要法規(guī)及產業(yè)政策
表：石英坩堝產品行業(yè)主要法規(guī)及產業(yè)政策（來源：歐晶科技招股說明書）
參考來源：
【1】金融界《光伏產業(yè)或將面臨石英坩堝短缺危機，石英股份逼近漲停》
【2】界面新聞《歐晶科技：具備40英寸太陽能級石英坩堝及32英寸半導體級石英坩堝量產能力》
【3】《歐晶科技2022年年度報告》
【4】《歐晶科技招股說明書》
【5】中國非金屬礦信息平臺《石英坩堝行業(yè)格局及市場供需》
【6】汪靈《光伏石英坩堝用高純石英砂及其制造關鍵技術》
（中國粉體網編輯整理/星耀）
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