石英材料作為半導(dǎo)體、光伏及光通信等尖端領(lǐng)域的基石材料，其全球市場正處于迅猛擴(kuò)張之中。預(yù)計(jì)到2025年，全球高純石英材料市場規(guī)模將邁過30億美元的門檻，而整個(gè)石英材料市場的規(guī)模則有望達(dá)到149.25億美元。至2032年，該市場規(guī)模將進(jìn)一步增長至215.25億美元，期間年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)為5.37%。

光伏級高純石英砂標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布

近日，中國技術(shù)市場協(xié)會發(fā)布了《光伏級高純石英砂（征求意見稿）》和《電子級高純石英砂（征求意見稿）》，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定對光伏和電子產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

光伏級高純石英砂是生產(chǎn)光伏石英坩堝的關(guān)鍵原料，而石英坩堝則是生產(chǎn)單晶硅棒和多晶硅錠的核心設(shè)備。單晶硅棒和多晶硅錠作為制造太陽能電池板的基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量直接關(guān)系到太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。

《光伏級高純石英砂（征求意見稿）》明確規(guī)定了光伏級高純石英砂的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存等方面的內(nèi)容。

該標(biāo)準(zhǔn)由河南協(xié)鑫硅基新材料有限公司提出，由中國技術(shù)市場協(xié)會歸口。該標(biāo)準(zhǔn)由河南協(xié)鑫硅基新材料有限公司、天長硅基新材料有限公司、北京石晶光電科技股份有限公司、河南省億焰新材料有限公司共同起草。

《光伏級高純石英砂》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，預(yù)計(jì)將為光伏產(chǎn)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域帶來顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在未來三年內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有望占據(jù)光伏級高純石英砂市場65%以上的份額，推動行業(yè)集中度提升，淘汰技術(shù)落后、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)能。通過規(guī)范生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制，將帶動石英礦開采、提純設(shè)備制造等上游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，降低原材料和設(shè)備采購成本12%-18%。

在技術(shù)層面，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將促使企業(yè)加大研發(fā)投入，開發(fā)更高純度、更適合光伏生產(chǎn)需求的石英砂產(chǎn)品和先進(jìn)提純技術(shù)，推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，助力產(chǎn)品參與國際競爭，使行業(yè)整體出口份額從10%提升至30%。

經(jīng)濟(jì)效益方面，規(guī)?；a(chǎn)將使光伏級高純石英砂單位生產(chǎn)成本降低22%，產(chǎn)品合格率提高至97%以上，同時(shí)提升光伏企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低硅片、電池片的生產(chǎn)成本，單位光伏產(chǎn)品能耗降低15%，減少廢棄物排放20%，符合綠色制造和可持續(xù)發(fā)展要求。

在社會效益上，高質(zhì)量的光伏級高純石英砂將有效提升光伏產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命，為清潔能源的大規(guī)模應(yīng)用和推廣提供堅(jiān)實(shí)的材料支撐，助力國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，減少因材料質(zhì)量問題導(dǎo)致的光伏電站故障和維護(hù)成本35%。

石英到底對光伏行業(yè)有多重要？

石英具有硬度高、耐高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定以及優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)等特性。這些特性使得石英在光伏領(lǐng)域具有不可替代的地位。其高硬度使得石英在加工過程中能夠保持較好的形態(tài)穩(wěn)定性；耐高溫性能使得石英能夠在光伏板制造過程中的高溫?zé)Y(jié)環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用；化學(xué)穩(wěn)定性則保證了石英在太陽能電池板制造過程中能夠抵御化學(xué)腐蝕，保證產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性；而優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)則使得石英在透光、反射等方面具有顯著優(yōu)勢，有助于提高太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)化率。

石英作為光伏行業(yè)的第二大需求來源，且增長迅猛。主要應(yīng)用在單晶硅生長爐使用的石英坩堝（消耗品，壽命有限），高純石英砂是其主要的原料。N型硅片技術(shù)迭代推動石英坩堝需求，2024年，中國光伏玻璃在全球市場的占有率仍維持在90%以上，仍是全球最大的光伏玻璃生產(chǎn)國和出口國。其中，信義玻璃控股有限公司、福萊特玻璃集團(tuán)股份有限公司、中國建材股份有限公司和中國南玻集團(tuán)股份有限公司等頭部企業(yè)產(chǎn)能占比約60%，市場集中度高。

石英在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的核心應(yīng)用

石英在光伏玻璃方面的核心應(yīng)用

石英作為光伏玻璃的主要原料之一，其通過高溫熔融石英砂，可以制成具有優(yōu)異透光性能的石英玻璃，再經(jīng)過特殊工藝加工制成光伏玻璃。光伏玻璃能夠抵御紫外線和高能輻射的損害，保證光能在功能化光路中穿過石英玻璃時(shí)失真小。石英在光伏玻璃中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，如：主要原料、提高透光率、增強(qiáng)穩(wěn)定性、制造保護(hù)罩和反射鏡等。

石英砂是光伏玻璃的主要成分，占比通常在70%-75%左右。通過高溫熔融石英砂，可以制成具有優(yōu)異透光性和耐高溫性能的石英玻璃，進(jìn)而加工成光伏玻璃。石英玻璃的透光性能卓越，能夠顯著提高光伏玻璃的透光率。采用浸蝕法工藝，可以使玻璃的透光率進(jìn)一步提高，從而提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。石英的化學(xué)穩(wěn)定性保證了光伏玻璃在長期使用過程中不受化學(xué)腐蝕的影響，保持其光學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。石英玻璃還常用于制造太陽能電池板的保護(hù)罩和反射鏡。保護(hù)罩能夠抵御外界環(huán)境的影響，保護(hù)電池片；而反射鏡則能夠聚焦和集中太陽能光線，提高光伏系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。

石英在坩堝環(huán)節(jié)的廣泛應(yīng)用

石英在坩堝環(huán)節(jié)的應(yīng)用同樣廣泛，且對石英砂的純度要求較高。高純度的石英砂被制成石英坩堝，用于容納高溫硅熔體，進(jìn)行單晶硅棒的拉制。石英坩堝是光伏單晶硅片生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵耗材，其質(zhì)量和純度直接影響到單晶硅棒的質(zhì)量和產(chǎn)量。隨著光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，石英坩堝的尺寸也在不斷增大，以滿足多次加料工藝的需求。

石英坩堝是單晶爐內(nèi)用于裝放高溫硅熔液的器皿，在直拉法制造單晶硅片過程中扮演著不可或缺的角色。每生產(chǎn)一爐單晶硅，就會消耗一只石英坩堝。石英坩堝具有雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層與硅溶液直接接觸，對原材料純度要求較高，一般采用進(jìn)口高純石英砂制成，以確保硅片的品質(zhì)和產(chǎn)量；外層則主要用于散熱，可采用國產(chǎn)石英砂以降低成本。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對石英坩堝的需求不斷增加，同時(shí)也對其質(zhì)量提出了更高要求。

石英坩堝內(nèi)層對高純石英砂的SiO?含量要求在99.998%以上，以確保硅片的純度和質(zhì)量。高純石英砂的供應(yīng)緊張直接影響石英坩堝的生產(chǎn)成本和品質(zhì)，進(jìn)而影響整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的效益。

此外，石英坩堝需要在高溫環(huán)境下長時(shí)間工作，因此要求材料具有優(yōu)異的耐高溫性能。石英的高熔點(diǎn)使其成為理想的坩堝材料，能夠承受拉晶過程中的高溫環(huán)境，確保硅片的順利生產(chǎn)。

在硅片生產(chǎn)過程中，石英坩堝需要抵御各種化學(xué)試劑的侵蝕，保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命。石英的化學(xué)穩(wěn)定性使其能夠在惡劣的化學(xué)環(huán)境中保持性能不變，確保硅片的品質(zhì)。

近年來，隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮脑黾?，光伏產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)預(yù)測，2024年我國光伏石英坩堝需求量將增至120億只，2025年需求量將達(dá)到159萬只，年復(fù)合增長率高達(dá)39.03%。這一快速增長的市場需求推動了石英坩堝產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。同時(shí)，隨著N型電池技術(shù)的普及和光伏產(chǎn)業(yè)“降本增效”的需求，對石英坩堝的性能提出了更高的要求。大尺寸化石英坩堝成為未來技術(shù)的發(fā)展方向，能夠在一定程度上滿足光伏產(chǎn)業(yè)降低成本、提高效率的需求。我國石英坩堝技術(shù)水平快速進(jìn)步，在坩堝尺寸、純度、拉晶時(shí)間和拉晶次數(shù)等方面均取得顯著進(jìn)步，為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支撐。

石英在硅片生產(chǎn)過程中的主要應(yīng)用

除了光伏玻璃和坩堝環(huán)節(jié)外，石英還廣泛應(yīng)用于硅片生產(chǎn)過程中的多個(gè)環(huán)節(jié)。例如，硅的提純和晶體生長中使用到的硅基坩堝、硅片表面涂層用到的二氧化硅和氧化鋁以及太陽能電池封裝用到的石英玻璃等。此外，石英還可以用于高溫儲能系統(tǒng)中，以儲存生產(chǎn)的多余的太陽能電力，實(shí)現(xiàn)太陽能電力的連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。

高純石英砂是硅片生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料，這種材料中的二氧化硅含量高達(dá)99.998%以上，鐵含量極低（≤1ppm），確保了硅片的高純度和優(yōu)良性能。高純石英砂被用來制造石英坩堝，這是生產(chǎn)多晶硅和單晶硅的重要容器。硅材料作為半導(dǎo)體集成電路的基本原料，其純度和質(zhì)量直接決定了半導(dǎo)體器件的性能和可靠性。

在硅片制造過程中，石英制品被廣泛應(yīng)用于擴(kuò)散、氧化、沉積、蝕刻、濕法清洗等關(guān)鍵步驟。石英舟、石英爐管、石英擋板等石英制品在硅片擴(kuò)散工藝中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它們用于承載硅片，確保硅片在高溫環(huán)境下均勻受熱，從而實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的擴(kuò)散，形成所需的PN結(jié)。石英管作為反應(yīng)容器，在硅片氧化工藝中提供了必要的反應(yīng)環(huán)境。通過控制氧化條件和石英管的材質(zhì)，可以精確控制硅片的氧化厚度和均勻性。在沉積工藝中，石英制品作為沉積室的壁材或承載硅片的部件，確保了沉積過程的穩(wěn)定性和均勻性。石英環(huán)、石英保護(hù)罩等石英部件在蝕刻工藝中用于保護(hù)硅片免受刻蝕液的侵蝕，同時(shí)確?？涛g圖案的精確性和均勻性。石英槽、石英支架等石英制品在濕法清洗工藝中用于承載和清洗硅片，確保硅片表面的潔凈度和無缺陷。

石英以其獨(dú)特的性能優(yōu)勢在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮著不可或缺的作用。從光伏玻璃到坩堝環(huán)節(jié)，再到硅片生產(chǎn)過程中的其他多個(gè)環(huán)節(jié)，石英都扮演著重要的角色。隨著光伏技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，相信石英在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用前景也將更加廣闊。

文章內(nèi)容綜合來源于石英石網(wǎng)、石英產(chǎn)業(yè)等，內(nèi)容僅供參考，交流分享，轉(zhuǎn)載請注明出處！