中國(guó)粉體網(wǎng)訊 石英是花崗巖、片麻巖等許多巖石的主要礦物成分，是一種十分重要的工業(yè)礦物，石英資源在光伏領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是光伏行業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)性原材料之一。
來(lái)源：福萊特
工業(yè)硅的原材料：硅礦
硅礦是工業(yè)硅冶煉最主要的原料，也是脈石英、石英巖、石英砂巖等以石英為主礦物的總稱(chēng)。工業(yè)硅又稱(chēng)金屬硅，是由硅礦石（主要成分是二氧化硅）、木炭、煤及石油焦等碳質(zhì)還原劑，經(jīng)高溫還原反應(yīng)后生成，工業(yè)硅經(jīng)過(guò)進(jìn)一提純，可制備成為多晶硅。
來(lái)源：新安股份
光伏硅料即太陽(yáng)能級(jí)多晶硅，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心原材料，是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料，為帶有金屬光澤的灰黑色固體，具有熔點(diǎn)高、硬度大、有脆性、常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑等特性，且具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，被稱(chēng)為光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的“黑金”。當(dāng)前主流的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有改良西門(mén)子法和硅烷流化床法，產(chǎn)品形態(tài)分別為棒狀硅和顆粒硅。
多晶硅可作拉制單晶硅的原料。單晶硅生產(chǎn)工藝包括無(wú)坩堝懸浮區(qū)熔法和坩堝直拉法兩種。無(wú)坩堝懸浮區(qū)熔法指在真空爐室中，利用高頻線圈在單晶籽晶及多晶硅棒的接觸處產(chǎn)生熔區(qū)，最終制得高純度、小直徑單晶硅。坩堝直拉法又稱(chēng)切克老斯基法，該法需先對(duì)原材料多晶硅進(jìn)行清洗，以去除其表面雜物，再將籽晶卡在拉桿卡具上，經(jīng)過(guò)引晶、放肩、等徑生長(zhǎng)、收尾等流程，最終制得單晶硅。
石英坩堝的原材料：高純石英砂
石英坩堝實(shí)際上就是一種容器，是由高純石英砂通過(guò)模具定型，使用電弧法高溫制作而成。具有耐高溫、使用時(shí)間長(zhǎng)、高純度等特點(diǎn)，主要是用于半導(dǎo)體與太陽(yáng)能拉制單晶硅棒的輔助性耗材。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(zhǎng)的關(guān)鍵材料，對(duì)單晶硅的生產(chǎn)成本和產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量都有直接的影響。
來(lái)源：美晶新材
我國(guó)用于單晶硅生產(chǎn)的石英坩堝通常采用雙層或三層結(jié)構(gòu)，石英砂的純度會(huì)直接影響硅棒拉晶質(zhì)量。石英砂純度越低，在高溫熔制過(guò)程中越容易產(chǎn)生黑點(diǎn)氣泡。用作內(nèi)層砂時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境下會(huì)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(duì)石英砂的純度要求更高，價(jià)格也更高。我國(guó)石英坩堝用內(nèi)層砂等高純石英高端產(chǎn)品仍需要從美國(guó)、挪威等進(jìn)口，而質(zhì)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(guó)進(jìn)口解決。
通常來(lái)講，石英坩堝用內(nèi)層砂的原料為美國(guó)北卡羅來(lái)納州Spruce Pine地區(qū)的花崗偉晶巖石英，其特點(diǎn)是w(SiO2)≥99.998%（4N8）且質(zhì)量穩(wěn)定。中層砂原料為印度等國(guó)進(jìn)口的脈石英A級(jí)礦，特點(diǎn)是w(SiO2)≥99.998%（4N8）。外層砂主要原料為印度等國(guó)進(jìn)口的質(zhì)量和穩(wěn)定性稍次的脈石英A級(jí)或接近A級(jí)的B級(jí)礦，特點(diǎn)是w(SiO2)≥99.995%（4N5）。
總之，石英坩堝產(chǎn)品質(zhì)量直接影響直拉單晶硅的品質(zhì)和成本，而拉晶工藝升級(jí)則對(duì)石英坩堝純度、壽命和尺寸提出了更高的要求，進(jìn)一步激發(fā)高端石英坩堝需求。石英砂作為制作石英坩堝的核心原料，其品質(zhì)水平及成本等級(jí)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(gè)方面對(duì)高純石英砂品質(zhì)進(jìn)行提升，從而提高石英坩堝的品質(zhì)，以滿(mǎn)足其在光伏直拉單晶制造中的需求。
光伏玻璃原材料：低鐵石英砂
光伏玻璃是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上重要的輔件，也是光伏發(fā)電組件中不可替代的組成部分，
而石英砂則是生產(chǎn)光伏玻璃的主要原料之一，石英砂的品質(zhì)對(duì)于光伏玻璃的品質(zhì)有著重要影響。
來(lái)源：福萊特
光伏玻璃不同于普通玻璃，是由超白玻璃原片進(jìn)行深加工制成。超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃，也稱(chēng)低鐵玻璃、高透明玻璃，具有自爆率低、顏色一致性、可見(jiàn)光透過(guò)率高、通透性好、紫外線透過(guò)率低等優(yōu)點(diǎn)。透光率是影響光伏超白玻璃性能的重要指標(biāo)之一，由于鐵離子易染色，為保證光伏超白玻璃的高透光率，光伏超白玻璃含鐵量要求較低。光伏玻璃生產(chǎn)需要含鐵量較低的超白石英巖砂礦，占玻璃成本13%左右；國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)低鐵超白石英砂礦較為稀缺，集中分布在安徽鳳陽(yáng)、廣東河源、湖南、廣西和海南等地，行業(yè)存在一定的天然壟斷性；以目前光伏玻璃龍頭為例，信義光能和福萊特的生產(chǎn)基地集中在廣西北海、安徽蕪湖及鳳陽(yáng)等地，配套高質(zhì)量的硅砂礦，原材料質(zhì)量穩(wěn)定且成本低廉，有利于提高成品穩(wěn)定性降低生產(chǎn)成本。
光伏玻璃用石英原料指標(biāo)要求表
來(lái)源：孫紅娟.光伏產(chǎn)業(yè)鏈三種不同石英原料的判別與加工
石英原料中存在各種雜質(zhì)，如Fe、Al、K、Na、Ca等，而在超白玻璃生產(chǎn)中最有害的雜質(zhì)是鐵雜質(zhì)，它既可以游離的形式存在，也可以薄膜、晶格替代或夾雜礦的形式存在，需要通過(guò)一系列的工藝過(guò)程才能有效去除。對(duì)于鐵雜質(zhì)的去除，需經(jīng)過(guò)一系列物理和化學(xué)深加工過(guò)程，按去除方式分類(lèi)主要分為物理法(水洗和分級(jí)脫泥、擦洗法、磁選法、重選法)、化學(xué)法(浮選法、酸浸法)和微生物法等方法，在石英原料深加工過(guò)程中可根據(jù)鐵雜質(zhì)的存在形式和狀態(tài)，組合這些方法，以便尋找到適合于該礦源的深加工工藝。
結(jié)語(yǔ)
總之，石英砂在光伏行業(yè)工業(yè)硅、石英坩堝和光伏玻璃等環(huán)節(jié)發(fā)揮著不可替代的作用。隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，光伏裝機(jī)量不斷高增，其對(duì)石英砂的需求也迎來(lái)了快速增長(zhǎng)。
參考來(lái)源：
孫紅娟.光伏產(chǎn)業(yè)鏈三種不同石英原料的判別與加工
汪靈.光伏石英坩堝用高純石英砂及其制造關(guān)鍵技術(shù)
王向東.光伏產(chǎn)業(yè)概況及直拉單晶石英制品的需求
謝兵等.超白玻璃用石英原料深加工技術(shù)進(jìn)展
張大虎等.單晶硅生長(zhǎng)用石英坩堝的組成與結(jié)構(gòu)特征
華經(jīng)情報(bào)網(wǎng).2022年中國(guó)光伏行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上中下游及發(fā)展前景分析，深入光伏+行業(yè)應(yīng)用
未來(lái)智庫(kù).光伏硅料行業(yè)研究：光伏產(chǎn)業(yè)鏈的“黑金”，雙碳時(shí)代擁硅為王
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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