中国粉体网讯 单晶硅是一种十分重要的新能源材料，目前，单晶硅采用多晶硅为原料和直拉法生产工艺。在单晶硅生产中，石英坩埚是一次性使用的熔硅和晶体生长的关键材料，对单晶硅的生产成本和产品质量都有着重要影响。
高纯石英砂对石英坩埚品质的影响
石英坩埚主要使用电弧法生产，核心原材料为高纯石英砂，石英砂的纯度是影响石英坩埚品质的重要因素。石英坩埚分为内外两层或三层结构，外层是高密度区域，称为气泡复合层；内层是3-5mm的透明层，称为气泡空乏层，内层，即气泡空乏层的存在使坩埚与溶液接触区的气泡密度降低。石英砂纯度越低，在高温熔制过程中越容易产生黑点气泡。用作内层砂时，长时间处于高温环境下会使石英坩埚内壁所含气泡受热释放，从而影响到单晶硅片生产的稳定性和成功率。因此内层砂对石英砂的纯度要求更高，价格也更高。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。
石英坩埚对高纯石英砂纯度要求
来源：王向东.光伏直拉单晶对于石英坩埚及石英砂的产业化需求、东亚前海证券研究所
石英坩埚用高纯石英砂资源现状
高纯石英砂作为石英坩埚的上游材料，广泛应用于新兴行业。目前，全球能够批量供应高等级太阳能及半导体用高纯石英砂的企业较少，由于产品质量高、高纯石英原料储备丰富，美国西比科公司与挪威TQC公司处于重要地位。
目前，我国用于单晶硅生产的石英坩埚通常采用双层或者三层结构，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，我国的石英矿具有矿体规模小、矿石品质不稳定、流体杂质多等缺点，因此，我国石英坩埚的内层砂所必须的高纯石英高端产品仍需要从美国、挪威等地进口，而质量要求略低的石英坩埚中外层砂，其矿石原料也需要从印度等国进口解决。
总之，石英砂作为制作石英坩埚的核心原料，其品质水平及成本等级很大程度上决定了石英坩埚的性能及成本，因此，需要从石英矿源筛选、加工等多个方面对高纯石英砂品质进行提升，从而提高石英坩埚的品质，以满足其在光伏直拉单晶制造中的需求。
那么，石英坩埚用高纯石英砂的指标是怎样的？关键技术又有哪些？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”。我国石英原材料行业的知名专家、成都理工大学汪灵教授将带来题为《光伏石英坩埚用高纯石英砂及其制造关键技术》的报告，届时，他将对石英坩埚用石英砂进行详细地分析与介绍。
专家简介
汪灵，博士，二级教授，博士生导师，享受国务院政府特殊津贴专家，四川省学术和技术带头人。先后任《矿物学报》《矿物岩石》等期刊编委，四川省矿物岩石地球化学学会副理事长，中国地质学会矿物学专业委员会委员，中国矿物岩石地球化学学会非金属矿物资源高效利用专业委员会副主任、新矿物及矿物命名专业委员会委员，中国硅酸盐学会工艺岩石学分会副理事长等。在应用矿物学领域，潜心于矿物材料学研究，先后主持国家自然科学基金面上项目７项，出版了国内外第一本关于矿物的材料属性与应用的基础性、实用性和系统性理论著作《矿物材料学原理》（独著，100万余字），以第一发明人获授权国家发明专利42项（其中高纯石英制备技术7项），发表学术论文170篇，获中国科学院院长奖学金特别奖和多项科技成果奖，2020年首先在重庆市城口县发现超大型陶粒页岩矿，该矿探明资源量的潜在经济价值超200亿元。
参考来源：
张大虎等.单晶硅生长用石英坩埚的组成与结构特征
汪灵.高纯石英的概念及其原料品划分
王向东.光伏直拉单晶对于石英坩埚及石英砂的产业化需求
（中国粉体网编辑整理/初末）
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