中國粉體網訊 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工藝。在單晶硅生產中，石英坩堝是一次性使用的熔硅和晶體生長的關鍵材料，對單晶硅的生產成本和產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，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。石英坩堝分為內外兩層或三層結構，外層是高密度區域，稱為氣泡復合層；內層是3-5mm的透明層，稱為氣泡空乏層，內層，即氣泡空乏層的存在使坩堝與溶液接觸區的氣泡密度降低。石英砂純度越低，在高溫熔制過程中越容易產生黑點氣泡。用作內層砂時，長時間處于高溫環境下會使石英坩堝內壁所含氣泡受熱釋放，從而影響到單晶硅片生產的穩定性和成功率。因此內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業化需求、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。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較少，由于產品質量高、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、氣泡表現好、礦石品質穩定等優點，我國的石英礦具有礦體規模小、礦石品質不穩定、流體雜質多等缺點，因此，我國石英坩堝的內層砂所必須的高純石英高端產品仍需要從美國、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，中國粉體網將在安徽鳳陽舉辦“第一屆光伏行業用石英砂技術與市場交流大會”。我國石英原材料行業的知名專家、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委員會副主任、新礦物及礦物命名專業委員會委員，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、實用性和系統性理論著作《礦物材料學原理》（獨著，100萬余字），以第一發明人獲授權國家發明專利42項（其中高純石英制備技術7項），發表學術論文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現超大型陶粒頁巖礦，該礦探明資源量的潛在經濟價值超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業化需求
（中國粉體網編輯整理/初末）
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