中国粉体网讯 石英具有硬度高、化学性能稳定、隔热性好等优点，是一种重要的战略性非金属矿资源，在光伏产业链中发挥着重要的作用。
太阳能多晶硅的上游原材料：工业硅
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光伏硅料是光伏发电系统的核心原材料。光伏硅料即太阳能级多晶硅，是光伏产业链中最上游的原材料，为带有金属光泽的灰黑色固体，具有熔点高、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼等特性，且具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，被称为光伏产业链中的“黑金”。硅在自然界中一般以硅酸盐或二氧化硅的形式存在，自然界中几乎不存在单体硅，多晶硅作为以工业硅为原料提纯后达到一定纯度的硅材料，起到了优秀的中间品作用，有效推动了产业的快速发展。
多晶硅由工业硅提纯而成。工业硅又称金属硅，是由碾碎后的硅石（石英石）和碳质还原剂（主要成分为精煤、石油焦、木炭、木片等）在电热炉中由碳还原二氧化硅而制得，其硅含量一般在99%以上，是多晶硅的上游原材料。硅石是脉石英、石英岩、石英砂岩等的总称，我国硅石资源储量丰富，石英砂是石英矿物经破碎加工而成的石英颗粒。
石英坩埚的核心原材料：高纯石英砂
石英坩埚是高纯石英制成的容器，是光伏行业不可或缺的重要支撑材料，是太阳能产品硅单晶、硅多晶生产中所必需的石英容器，也是半导体产业和硅太阳能电池的基础设备。石英坩埚在使用过程中会发生析晶、膨胀和机器应力破裂，是消耗性器皿。随着我国提拉单晶硅特别是太阳能用硅锭生产能力的不断扩大，石英坩埚需求量与日俱增。
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高纯石英砂是石英坩埚核心原材料，其纯度显著影响拉晶效果。拉晶的过程中，石英坩埚内部的羟基、杂质元素和气泡的含量将会影响硅棒的质量和石英坩埚的使用寿命，其中工艺路线能够改善羟基的含量，但杂质与气泡的含量更多依赖于石英砂本身的纯度。此外，坩埚用石英砂对不同杂质含量都存在要求，如碱金属杂质含量过高会促使坩埚析晶，使坩埚失透和变形，羟基含量过高会导致坩埚鼓包等。
矿源直接影响高纯石英砂的产品质量，海外石英砂企业扩产规划较少。美国西比科、挪威TQC基本依赖美国的斯普鲁斯派恩矿床，该矿床属于花岗伟晶岩（白岗岩），具有储量大、杂质少、气泡表现好、矿石品质稳定等优点，但石英含量较低，开采时会伴随产生大量其他副产品，考虑开采经济性，海外企业扩产意愿较低。石英股份等国内企业使用印度等地的脉石英矿源，品质稳定性略差，在杂质含量、稳定性等方面尚与进口产品有一定差异，目前大部分国产砂仅可用于坩埚外层，仅石英股份的部分产品可用于坩埚中内层。
光伏超白玻璃的原材料：低铁石英砂
超白玻璃中的铁含量在0.015%以下，而用于清洁能源光热发电的光伏玻璃等方面的高品质超白玻璃需要更高的透过率，对铁含量的要求更低，这就对玻璃的原料提出了更高的要求。
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超白玻璃对透光率要求很高，一般要达到91.5%以上，和普通玻璃相比，主要要求Fe2O3含量低于0.015%，控制在0.012%左右。而用于清洁能源光热发电的光伏玻璃等方面的高品质超白玻璃需要更高的透过率，对铁含量的要求更低，这就对玻璃的原料提出了更高的要求。在超白玻璃的配合料中，石英砂一般占重量比的60%以上，是影响玻璃铁含量大小的主要因素，且石英砂的熔解温度较高，决定了玻璃的熔制形成速度。对于大多玻璃生产来说，各种原料中的Fe2O3属于有害成分，含量越低越好，但有的原料达不到低铁要求，如在普通的玻璃生产中使用的长石和白云石原料，为了降低含铁成分可以最大限度地进行精选。因此在石英砂生产过程中提高石英砂的品位，降低铁元素的含量显得非常重要。
石英原料的资源利用特点要从石英本身的物理化学性质出发。不同成因的石英原料，其化学成分、矿物组成、嵌布粒度和固结度等性质存在差异，其应用领域也有所不同。光伏产业链的不同环节对石英砂的应用要求也不同，因此必须对石英原料进行选择与判别。
2023年4月21日，中国粉体网将在安徽凤阳举办“第一届光伏行业用石英砂技术与市场交流大会”。西南科技大学孙红娟教授将带来题为《光伏产业链三种不同石英原料的判别与加工》的报告，届时，她会详细介绍光伏行业中石英原料的判别与加工方法。
参考来源：
时波等.光伏发电产业链思考
未来智库.光伏硅料行业研究：光伏产业链的“黑金”，双碳时代拥硅为王
张大虎等.单晶硅生长用石英坩埚的组成与结构特征
王雅婷.太阳能光伏玻璃生产中原料的控制
吴逍.高纯石英原料选择评价及提纯工艺研究
（中国粉体网编辑整理/初末）
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