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硅片企业“拥砂为王”,合成石英砂技术获得质的突破,能打破“一砂难求”的困境吗?

时间:2023-08-23 来源: 浏览:

硅片企业“拥砂为王”,合成石英砂技术获得质的突破,能打破“一砂难求”的困境吗?

原创 吕东 光伏见闻
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前言
合成石英砂技术获得质的飞跃,拥有该技术的企业正在加班加点扩产,能打破硅片企业和坩埚企业“一砂难求”的困境吗?
一、硅片企业“拥砂为王”
硅料、硅片、单晶热场材料扩产速度一骑绝尘 ,目前硅料价格在七八十元一公斤左右徘徊,而碳碳和保温材料的市场价格甚至比生产成本还低了 ,但是生产单晶坩埚的原材料高纯石英砂的产能和产量远远落后于中国光伏行业的飞速发展。 由于生产单晶坩埚的原料高纯石英砂需要从Sibelco(美国Unimin)、挪威TQC、印度进口,而 美国Unimin、挪威TQC扩产动力不足,导致了装硅料的单晶坩埚远远不能满足硅片企业的需求。相关专家向小编透漏,2022年至2024年,全球光伏坩埚原料高纯石英砂需求量分别为6.75万吨、8.96万吨、11.00万吨,供需缺口将分别达到0.45万吨、1.36万吨、2.05万吨。 由于供需失衡,高纯石英砂价格也是突飞猛进,高纯石英砂价格从2021年3万一吨涨到目前每吨40万元。如今,国产高纯石英砂价格也达到外层12万/吨、中层砂23万/吨、内层砂37万/吨。

那么国产石英砂能替代进口石英砂吗?目前还不能。用来生产单晶坩埚的石英砂需要满足两个条件, 一是纯度要达到5N2,二是石英砂中气液包裹体要足够少。 虽然国产石英砂纯度可以满足生产单晶坩埚的要求,但是气液包裹体满足不了,比如 挪威TQC 的气液包裹体小于 5 个/cm2 ,国产石英砂气液包裹体 则达到 了15 个/cm2。如果石英砂中气液包裹体过多,采用该石英砂生产出来的单晶坩埚中也将存在大量气泡,在拉制单晶时,坩埚壁上的石英颗粒就会掉落到硅液中,漂浮的石英颗粒碰到正在等径生长的单晶硅棒的固液界面,从而导致单晶断棱,成为不合格品。简单讲,如果石英砂中气液包裹体过多,生产出来的单晶坩埚使用寿命将大大降低。而气液包裹体的多少,由石英矿品质决定,也没法挑选。

国内虽然气液包裹体少的石英矿石少之又少,但是,在减少石英矿石中气液包裹体的研究方面,国内一批专家获得了长足进步。比如中国科学院合肥物质科学研究院陈建研究员、中国科学院过程工程研究所的王志研究员、昆明理工大学魏奎先教授、湖南工业大学原党委书记侯清麟教授等,他们或采用微波技术或采用冶金选矿技术,减少石英矿石中的气液包裹体,对此技术感兴趣的朋友,欢迎来参加由 云南省硅工业工程研究中心 主办的 2023年第二届中国高纯石英技术研讨会 ,这些专家将出席本次会议,并做关于高纯石英砂最新技术的报告。

二、合成石英砂技术获得突破

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