中國粉體網訊 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礦物，石英資源在光伏領域應用廣泛，是光伏行業的關鍵基礎性原材料之一。
來源：福萊特
工業硅的原材料：硅礦
硅礦是工業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。工業硅又稱金屬硅，是由硅礦石（主要成分是二氧化硅）、木炭、煤及石油焦等碳質還原劑，經高溫還原反應后生成，工業硅經過進一提純，可制備成為多晶硅。
來源：新安股份
光伏硅料即太陽能級多晶硅，是光伏發電系統的核心原材料，是光伏產業鏈上游原材料，為帶有金屬光澤的灰黑色固體，具有熔點高、硬度大、有脆性、常溫下化學性質不活潑等特性，且具有半導體性質，是極為重要的優良半導體材料，被稱為光伏產業鏈中的“黑金”。當前主流的多晶硅生產技術主要有改良西門子法和硅烷流化床法，產品形態分別為棒狀硅和顆粒硅。
多晶硅可作拉制單晶硅的原料。單晶硅生產工藝包括無坩堝懸浮區熔法和坩堝直拉法兩種。無坩堝懸浮區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生熔區，最終制得高純度、小直徑單晶硅。坩堝直拉法又稱切克老斯基法，該法需先對原材料多晶硅進行清洗，以去除其表面雜物，再將籽晶卡在拉桿卡具上，經過引晶、放肩、等徑生長、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
石英坩堝實際上就是一種容器，是由高純石英砂通過模具定型，使用電弧法高溫制作而成。具有耐高溫、使用時間長、高純度等特點，主要是用于半導體與太陽能拉制單晶硅棒的輔助性耗材。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產量質量都有直接的影響。
來源：美晶新材
我國用于單晶硅生產的石英坩堝通常采用雙層或三層結構，石英砂的純度會直接影響硅棒拉晶質量。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。我國石英坩堝用內層砂等高純石英高端產品仍需要從美國、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。
通常來講，石英坩堝用內層砂的原料為美國北卡羅來納州Spruce Pine地區的花崗偉晶巖石英，其特點是w(SiO2)≥99.998%（4N8）且質量穩定。中層砂原料為印度等國進口的脈石英A級礦，特點是w(SiO2)≥99.998%（4N8）。外層砂主要原料為印度等國進口的質量和穩定性稍次的脈石英A級或接近A級的B級礦，特點是w(SiO2)≥99.995%（4N5）。
總之，石英坩堝產品質量直接影響直拉單晶硅的品質和成本，而拉晶工藝升級則對石英坩堝純度、壽命和尺寸提出了更高的要求，進一步激發高端石英坩堝需求。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。
光伏玻璃原材料：低鐵石英砂
光伏玻璃是光伏產業鏈上重要的輔件，也是光伏發電組件中不可替代的組成部分，
而石英砂則是生產光伏玻璃的主要原料之一，石英砂的品質對于光伏玻璃的品質有著重要影響。
來源：福萊特
光伏玻璃不同于普通玻璃，是由超白玻璃原片進行深加工制成。超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃，也稱低鐵玻璃、高透明玻璃，具有自爆率低、顏色一致性、可見光透過率高、通透性好、紫外線透過率低等優點。透光率是影響光伏超白玻璃性能的重要指標之一，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。光伏玻璃生產需要含鐵量較低的超白石英巖砂礦，占玻璃成本13%左右；國內優質低鐵超白石英砂礦較為稀缺，集中分布在安徽鳳陽、廣東河源、湖南、廣西和海南等地，行業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基地集中在廣西北海、安徽蕪湖及鳳陽等地，配套高質量的硅砂礦，原材料質量穩定且成本低廉，有利于提高成品穩定性降低生產成本。
光伏玻璃用石英原料指標要求表
來源：孫紅娟.光伏產業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，如Fe、Al、K、Na、Ca等，而在超白玻璃生產中最有害的雜質是鐵雜質，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，需要通過一系列的工藝過程才能有效去除。對于鐵雜質的去除，需經過一系列物理和化學深加工過程，按去除方式分類主要分為物理法(水洗和分級脫泥、擦洗法、磁選法、重選法)、化學法(浮選法、酸浸法)和微生物法等方法，在石英原料深加工過程中可根據鐵雜質的存在形式和狀態，組合這些方法，以便尋找到適合于該礦源的深加工工藝。
結語
總之，石英砂在光伏行業工業硅、石英坩堝和光伏玻璃等環節發揮著不可替代的作用。隨著全球對可再生能源的需求不斷增長，光伏產業迅速發展，光伏裝機量不斷高增，其對石英砂的需求也迎來了快速增長。
參考來源：
孫紅娟.光伏產業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鍵技術
王向東.光伏產業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進展
張大虎等.單晶硅生長用石英坩堝的組成與結構特征
華經情報網.2022年中國光伏行業產業鏈上中下游及發展前景分析，深入光伏+行業應用
未來智庫.光伏硅料行業研究：光伏產業鏈的“黑金”，雙碳時代擁硅為王
（中國粉體網編輯整理/初末）
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