中国粉体网讯 石英是花岗岩、片麻岩等许多岩石的主要矿物成分，是一种十分重要的工业矿物，石英资源在光伏领域应用广泛，是光伏行业的关键基础性原材料之一。
来源：福莱特
工业硅的原材料：硅矿
硅矿是工业硅冶炼最主要的原料，也是脉石英、石英岩、石英砂岩等以石英为主矿物的总称。工业硅又称金属硅，是由硅矿石（主要成分是二氧化硅）、木炭、煤及石油焦等碳质还原剂，经高温还原反应后生成，工业硅经过进一提纯，可制备成为多晶硅。
来源：新安股份
光伏硅料即太阳能级多晶硅，是光伏发电系统的核心原材料，是光伏产业链上游原材料，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”。当前主流的多晶硅生产技术主要有改良西门子法和硅烷流化床法，产品形态分别为棒状硅和颗粒硅。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料。单晶硅生产工艺包括无坩埚悬浮区熔法和坩埚直拉法两种。无坩埚悬浮区熔法指在真空炉室中，利用高频线圈在单晶籽晶及多晶硅棒的接触处产生熔区，最终制得高纯度、小直径单晶硅。坩埚直拉法又称切克老斯基法，该法需先对原材料多晶硅进行清洗，以去除其表面杂物，再将籽晶卡在拉杆卡具上，经过引晶、放肩、等径生长、收尾等流程，最终制得单晶硅。
石英坩埚的原材料：高纯石英砂
石英坩埚实际上就是一种容器，是由高纯石英砂通过模具定型，使用电弧法高温制作而成。具有耐高温、使用时间长、高纯度等特点，主要是用于半导体与太阳能拉制单晶硅棒的辅助性耗材。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产量质量都有直接的影响。
来源：美晶新材
我国用于单晶硅生产的石英坩埚通常采用双层或三层结构，石英砂的纯度会直接影响硅棒拉晶质量。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。我国石英坩埚用内层砂等高纯石英高端产品仍需要从美国、挪威等进口，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。
通常来讲，石英坩埚用内层砂的原料为美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区的花岗伟晶岩石英，其特点是w(SiO2)≥99.998%（4N8）且质量稳定。中层砂原料为印度等国进口的脉石英A级矿，特点是w(SiO2)≥99.998%（4N8）。外层砂主要原料为印度等国进口的质量和稳定性稍次的脉石英A级或接近A级的B级矿，特点是w(SiO2)≥99.995%（4N5）。
总之，石英坩埚产品质量直接影响直拉单晶硅的品质和成本，而拉晶工艺升级则对石英坩埚纯度、寿命和尺寸提出了更高的要求，进一步激发高端石英坩埚需求。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。
光伏玻璃原材料：低铁石英砂
光伏玻璃是光伏产业链上重要的辅件，也是光伏发电组件中不可替代的组成部分，
而石英砂则是生产光伏玻璃的主要原料之一，石英砂的品质对于光伏玻璃的品质有着重要影响。
来源：福莱特
光伏玻璃不同于普通玻璃，是由超白玻璃原片进行深加工制成。超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，也称低铁玻璃、高透明玻璃，具有自爆率低、颜色一致性、可见光透过率高、通透性好、紫外线透过率低等优点。透光率是影响光伏超白玻璃性能的重要指标之一，由于铁离子易染色，为保证光伏超白玻璃的高透光率，光伏超白玻璃含铁量要求较低。光伏玻璃生产需要含铁量较低的超白石英岩砂矿，占玻璃成本13%左右；国内优质低铁超白石英砂矿较为稀缺，集中分布在安徽凤阳、广东河源、湖南、广西和海南等地，行业存在一定的天然垄断性；以目前光伏玻璃龙头为例，信义光能和福莱特的生产基地集中在广西北海、安徽芜湖及凤阳等地，配套高质量的硅砂矿，原材料质量稳定且成本低廉，有利于提高成品稳定性降低生产成本。
光伏玻璃用石英原料指标要求表
来源：孙红娟.光伏产业链三种不同石英原料的判别与加工
石英原料中存在各种杂质，如Fe、Al、K、Na、Ca等，而在超白玻璃生产中最有害的杂质是铁杂质，它既可以游离的形式存在，也可以薄膜、晶格替代或夹杂矿的形式存在，需要通过一系列的工艺过程才能有效去除。对于铁杂质的去除，需经过一系列物理和化学深加工过程，按去除方式分类主要分为物理法(水洗和分级脱泥、擦洗法、磁选法、重选法)、化学法(浮选法、酸浸法)和微生物法等方法，在石英原料深加工过程中可根据铁杂质的存在形式和状态，组合这些方法，以便寻找到适合于该矿源的深加工工艺。
结语
总之，石英砂在光伏行业工业硅、石英坩埚和光伏玻璃等环节发挥着不可替代的作用。随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏产业迅速发展，光伏装机量不断高增，其对石英砂的需求也迎来了快速增长。
参考来源：
孙红娟.光伏产业链三种不同石英原料的判别与加工
汪灵.光伏石英坩埚用高纯石英砂及其制造关键技术
王向东.光伏产业概况及直拉单晶石英制品的需求
谢兵等.超白玻璃用石英原料深加工技术进展
张大虎等.单晶硅生长用石英坩埚的组成与结构特征
华经情报网.2022年中国光伏行业产业链上中下游及发展前景分析，深入光伏+行业应用
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
（中国粉体网编辑整理/初末）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
