石英坩堝的構(gòu)造分為不透明層、真空透明層及內(nèi)涂層，其中，內(nèi)涂層通常由高純合成石英砂、高純天然石英砂制成，對內(nèi)涂層的石英砂的原料成分要求較高，石英砂雜質(zhì)元素含量直接決定了石英坩堝的拉晶質(zhì)量。

國家標準GB/T 45823-2025《光伏單晶硅生長用石英坩堝高純內(nèi)層砂》規(guī)定了光伏單晶硅生長用石英坩堝高純內(nèi)層砂的要求、檢驗規(guī)則及標志、包裝、運輸和貯存，描述了相應試驗方法。

該標準適用于光伏單晶硅生長用石英坩堝生產(chǎn)時內(nèi)層用高純石英砂的生產(chǎn)、檢驗、交付和驗收。包括以天然石英礦石或水晶等為原料，通過加工、提純等生產(chǎn)工藝制備的天然石英砂，以及以高純含硅物質(zhì)為原料，采用物理、化學方法制備的合成石英砂。

1、外觀：石英砂應無肉眼可見的不同于基質(zhì)的顆粒物

外觀是初步判斷石英砂質(zhì)量的最直觀的檢驗方法，雜點、色點多的石英砂通常情況下雜質(zhì)元素含量較高，所以對外觀做了要求。

2、粒度：供需雙方商定

驗證樣品試驗結(jié)果差異較大，且都是用戶正常使用的產(chǎn)品，粒度較小的細沙D₅₀約為150微米，粒度較大的粗砂D₅₀約為250微米，無法統(tǒng)一技術(shù)指標，所以確定為供需雙方商定。

3、粒形：費雷特直徑大于50μm的石英砂顆粒中，費雷特最大直徑與費雷特最小直徑之比大于2:1的顆粒數(shù)應不大于5.0%。

光伏單晶硅生長用石英坩堝內(nèi)層砂粒形的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）坩堝強度和壽命：石英砂的粒形影響其堆積密度和顆粒間的接觸面積，這直接關(guān)系到石英坩堝的強度和高溫下的穩(wěn)定性。粒形均勻、大小適中的石英砂能夠提高石英坩堝的機械強度，減少在高溫下的形變和破裂風險，從而延長坩堝的使用壽命。

（2）單晶硅生長質(zhì)量：石英砂的粒形影響坩堝內(nèi)壁的光滑度和均勻性，這直接關(guān)系到單晶硅生長的質(zhì)量。粒形均勻的石英砂有助于形成光滑的坩堝內(nèi)壁，減少晶體生長過程中的缺陷，提高單晶硅的品質(zhì)。

（3）氣泡和氣液包裹體：石英砂中的氣泡和氣液包裹體含量會影響石英坩堝在高溫下的性能。粒形均勻的石英砂有助于減少氣泡和氣液包裹體的含量，從而減少在單晶硅生長過程中氣泡破裂釋放的微顆粒和氣體，避免對硅熔體造成污染。

（4）雜質(zhì)元素含量：石英砂的粒形也會影響其純度，因為不同粒形的石英砂在提純過程中的效率可能不同。粒形均勻的石英砂更容易進行提純，減少雜質(zhì)含量，這對于保證單晶硅的純度至關(guān)重要。

（5）羥基含量：石英砂中的羥基含量會影響石英坩堝的耐高溫性能。粒形均勻的石英砂可以通過優(yōu)化的工藝路線減少羥基含量，提高坩堝的耐高溫性能，減少在高溫下的軟化和變形。

（6）坩堝的均勻性和一致性：粒形一致的石英砂有助于制造出均勻性和一致性更好的石英坩堝，這對于保證單晶硅生長過程中的溫度和速度控制至關(guān)重要，直接影響到單晶硅的質(zhì)量和產(chǎn)量。

所以，標準文件對粒形限定具有重要意義。

4、燒失量：應不大于0.02%

燒失量是衡量石英砂中吸附水、碳酸鹽、有機物以及其他易揮發(fā)性物質(zhì)含量的重要指標。通過測定燒失量，可以評估石英砂的純度和質(zhì)量，確保其滿足石英坩堝正常生產(chǎn)應用的需求。

光伏單晶硅生長用石英坩堝內(nèi)層砂燒失量過高，氣液包裹體含量高，會導致石英坩堝內(nèi)壁產(chǎn)生氣泡、雜質(zhì)等缺陷，除了影響坩堝的使用壽命，還會增加單晶硅生產(chǎn)的材料成本和加工成本，內(nèi)壁氣泡在高溫下會導致氣體和雜質(zhì)從坩堝內(nèi)釋放到熔體中，擾亂單晶硅的生長過程，影響晶體的純度和質(zhì)量，氣泡有可能導致硅棒出現(xiàn)“斷線”問題，增加硅棒的缺陷，從而降低單晶硅的成晶率。所以，需要對燒失量進行限定。

5、雜質(zhì)元素含量：17種雜質(zhì)元素總含量應≤20μg/g，其中，鋰、鈉、鉀總和應不大于1.5μg/g；標準還對各單元素雜質(zhì)含量也做了限定。

光伏單晶硅生長用石英坩堝內(nèi)層砂雜質(zhì)元素含量過高，會產(chǎn)生很多危害，具體有：

（1）影響石英坩堝的熱學特性：堿金屬雜質(zhì)如Li、Na、K等會影響石英坩堝的耐溫性，降低其熔點，導致高溫性能變差。

（2）石英坩堝內(nèi)壁會產(chǎn)生氣泡和色斑等缺陷：雜質(zhì)含量高會導致石英坩堝產(chǎn)生氣泡和色斑等缺陷，降低石英坩堝的透明度。

（3）影響石英坩堝成型：雜質(zhì)含量過高，嚴重時還會影響石英坩堝的成型過程。

（4）產(chǎn)生析晶：如果石英坩堝內(nèi)表面雜質(zhì)含較高，會形成異常的破壞性析晶，產(chǎn)生的顆粒進入硅液中也會產(chǎn)生嚴重的斷線，如果析晶靠近內(nèi)表面，局部的析晶殼層過厚則極易脫落，甚至導致單晶拉制無法繼續(xù)。

（5）石英坩堝內(nèi)壁易形成腐蝕坑和漏硅風險：如果雜質(zhì)濃度更高，會形成一個腐蝕坑，硅液會順著坑和縫隙不斷向外腐蝕，最終產(chǎn)生漏硅的風險。

（6）影響單晶硅棒的性能和質(zhì)量：石英坩堝內(nèi)表層的雜質(zhì)會擴散到硅液中，進而影響到單晶硅棒的導電性。

（7）增加生產(chǎn)成本：由于單晶硅片對純度要求高，且單次拉晶成本較高，石英坩堝的質(zhì)量問題會造成單根單晶硅棒報廢，增加生產(chǎn)成本。因此，控制石英坩堝內(nèi)層砂的雜質(zhì)元素含量對于保證單晶硅生長的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本至關(guān)重要。

6、二氧化硅含量（減量法）：應不小于99.9980%

石英砂的二氧化硅含量是一個綜合性的質(zhì)量指標，它能夠更全面地反映石英砂的質(zhì)量和適用性，在石英行業(yè)中被廣泛用作表征石英砂質(zhì)量的主要參數(shù)。

光伏單晶硅生長用石英坩堝內(nèi)層砂二氧化硅含量高，雜質(zhì)元素含量少，是保證石英坩堝質(zhì)量穩(wěn)定性以及坩堝使用壽命的重要因素，也是確保單晶硅生長質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低成本的關(guān)鍵因素。因此，規(guī)定光伏單晶硅生長用石英坩堝內(nèi)層砂二氧化硅含量應不小于99.9980%。

本標準的制定填補了石英行業(yè)空白，改變光伏單晶硅生長用石英坩堝高純內(nèi)層砂無標準可依的現(xiàn)狀，對產(chǎn)品的生產(chǎn)和市場規(guī)范起到指導作用。

該標準由中國國檢測試控股集團股份有限公司、江蘇太平洋石英股份有限公司、中建材衢州金格蘭石英有限公司、內(nèi)蒙古歐晶科技股份有限公司、長飛石英技術(shù)（武漢）有限公司、湖北菲利華石英玻璃股份有限公司、廊坊赫爾勞斯太陽能光伏有限公司、北京石晶光電科技股份有限公司、超純礦物新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、中研顆精密機械（蘇州）有限公司、中國建筑材料科學研究總院有限公司、遼寧漢京半導體材料有限公司、江蘇風日石英科技有限公司、中材江蘇太陽能新材料有限公司、西安圣寶鴻新材料科技有限公司、江蘇復高新材料科技有限公司、湖北中譽新材料有限公司、湖北菲利華融鑒科技有限公司、江蘇沃宏裝備有限公司、湖北溥源石英科技有限公司、臨沂坤盛新材料科技有限公司、玖曦硅業(yè)新材料（滁州）有限公司、酒泉恒瑞新石英材料有限公司、蒲城特萊晶科技有限責任公司、安徽壹石通材料科技股份有限公司、安徽威克特瑞新材料科技有限公司、安徽石圭新材料科技發(fā)展有限公司、中南大學、河南協(xié)鑫硅基新材料有限公司、河南省億焰新材料有限公司、湖北鑫陽半導體科技有限公司、中旗(湖北)新材料有限公司、江蘇君格志成科技有限公司、河北越界半導體材料科技有限公司、安徽煥宸光電科技有限公司、久智光電子材料科技有限公司、北京亞澤石英材料有限公司、武漢理工大學、中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等單位負責起草。本標準將于2025年12月1日正式實施。

資料來源：國檢集團