大硅片市场趋势推动国内坩埚行业技术进步
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原标题：大硅片市场趋势推动国内坩埚行业技术进步
在单晶硅片生产流程中，石英坩埚是光伏单晶炉的关键部件
基于单晶硅片纯度的要求，石英坩埚一次或几次加热拉晶完成后即报废，需要购置新的石英坩埚用于下次拉晶，因而在单晶硅产业链中具备较强的消耗品属性特征。
石英坩埚工艺技术目标：“高纯度、大尺寸、低成本、长寿命”
为了提高直拉单晶硅的质量和产量，连续加料、多次加料等一炉多根直拉单晶硅生长技术被开发和应用。连续直拉法可以在拉晶过程中持续往石英坩埚内加料，并不断产出多根新的晶棒，对石英坩埚的寿命提出了更高要求。国内企业开发的长寿命石英坩埚，连续拉晶时间可以达到200小时以上。通过优化多次加料的拉晶工艺，设计出新型石英加料器，配合长寿命石英坩埚，可zui大程度实现石英坩埚利用率，大幅提高了生产效率。
石英坩埚作为装放多晶硅原料的消耗型石英器件，是weiyi与硅材料直接接触的材料，故其质量对下游硅片厂商拉制单晶硅棒的品质会产生影响，因而下游硅片企业对石英坩埚的纯度、洁净度、精度具有严格标准
我国的石英制品行业起步较晚，只有少数规模化企业的石英坩埚技术方面达到先进水平。
在供货质量方面，一方面，新进者往往需要经过长期反复的测试、持续的产品升级才能研发出符合下游客户实际需求的石英坩埚，产品研发需要消耗较大的成本。
另一方面，基于单晶硅片高纯度的要求且单次拉晶成本较高，石英坩埚在实际使用时要求质量保持稳定，杂质、气泡等若在生产过程中如未能有效控制，极易在供应过程中造成拉晶失败。
石英坩埚需求旺盛，市场缺口将继续存在
2022 年硅片产量 357GW，同比增长 57.5%，预计 2023 年全国硅片产量将超过 535.5GW。这意味着对石英坩埚的需求也将大幅增加。据统计，2021年全球光伏用石英坩埚需求量约6-7万吨，而供给量仅有5-6万吨，缺口约0.4万吨。
大尺寸薄壁方形熔融石英陶瓷坩埚的用量也在急剧增大，国际上该产品的市场很好。熔融石英陶瓷坩埚以其热稳定性好、耐熔体（硅、铝、铜等）侵蚀性和对所加工的制品无污染等特性，被广泛应用于多晶硅生产及有色金属冶炼行业。
石英坩埚由高纯石英砂制成，坩埚内层所用的高纯石英砂原料品质要求zui高。目前全球仅美国尤尼明、挪威TQC和中国的石英股份三家企业具备量产高纯石英砂的能力，其他企业基本无法稳定批量供应。
从今年价格走势来看，自2月起石英砂价格上涨频率增多，价格不断走高。“龙头企业价格调整频率较去年加快，截至目前，龙头企业外层砂价格为12万～13万元/吨、中层砂价格为19万～23万元/吨、内层砂价格为34万～37万元/吨，价格较同期上涨超400％。”
由于2023年光伏装机需求超过预期，硅片需求得到高速提高，但由于高纯石英砂的扩产速度较为缓慢，2023年光伏石英坩埚用中内层高纯石英砂整体表现为供不应求。同时，2023年石英坩埚的供应缺口依然会持续，价格在短期内不会回落。2024年将是值得关注的一年，可能会是石英坩埚行情转折的一个关键节点。
业内人士表示，目前国内外坩埚厂商都在积极寻求突破和创新，包括提高国产砂的品质和比例、开发合成砂和回收利用等途径。但这些措施都需要一定的时间和成本投入，且效果有待验证。因此，在未来一段时间内，光伏行业可能会面临更加严峻的石英坩埚供应挑战。
1、常熟华融太阳能新型材料有限公司
常熟华融太阳能新型材料有限公司（SPM）是一家专注于太阳能产业链上游材料研究和开发的高科技公司，主要产品为多晶硅铸锭炉用石英坩埚。
2、江西中材太阳能新材料有限公司
江西中材太阳能新材料有限公司是由中材高新材料股份有限公司控股设立的以光伏产业用新材料和制品以及相关技术的研究、开发、生产、销售、技术咨询为主的高新技术企业。以多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚为主导产品。
公司采用中材高新材料股份有限公司具有自主知识产权的石英陶瓷注凝成型技术生产的石英陶瓷坩埚，各项技术性能指标达到或超过了国际先进水平。
弘元新材料无锡有限公司是一家专注于太阳能产业链上游材料研究和开发的高科技公司，主要产品为多晶铸锭用石英坩埚。
安徽新鑫太阳能科技有限公司坐落在安徽省天长省级民营科技企业示范区·秦栏镇第二工业园区内。地理位置优越，区域优势明显。位于我国zui具发达的江浙沪经济板块和南京市1小时都市经济圈内，同时被省政府列为861行动计划项目。
5、江苏润弛太阳能材料科技有限公司
江苏润弛太阳能材料科技有限公司位于美丽的江中明珠-扬中市，是一家专业生产熔融石英陶瓷制品的中外合资企业，公司一期投资1260万美元，主要产品有多晶硅铸锭用熔融石英坩埚，扩散炉内输送硅质晶片和镀膜机内输送玻璃基板用的石英陶瓷辊，玻璃水平钢化炉用石英陶瓷辊，浮法玻璃窑炉用过渡辊，退火辊及其它构件等数十种陶瓷产品。
公司在杭州建立石英材料院士研究站。
浙江美晶新材料有限公司于2017年公司经营范围包括：石英坩埚产品的开发、制造和销售；石英设备、石英晶体制品的加工、销售；进出口业务等。
电弧法是制备石英坩埚的主流制备技术：目前，拉单晶的石英坩埚一般是采用电弧法生产，其原理为：将高纯石英粉装入可任意倾动角度的旋转成型模内，利用离心力成型，将已成坩埚形的旋转着 的装臵移动至电极棒处，然后将电极送电启弧，同时启动真空系统，使其快速熔化成坩埚形状的熔 融石英，经冷却后取出，即完成一个石英坩埚的熔制。
连续多次投料等拉晶发展方向对石英砂纯度提出更高要求：拉棒单炉投料量是指一只坩埚用于多次拉棒生产的总投料量，其中坩埚使用时间为关键因素之一。2021 年，拉棒单炉投料量约为 2800kg，较2020 年的 1900kg 有大幅提升，主要得益于热场尺寸增加以及所拉棒数增加。
1、光伏坩埚使用石英砂主要矿石来源有：国产矿，美国矿，非美国矿之外的进口矿（主要来自于印度，石英股份接近全包垄断）。
2、光伏坩埚用石英砂分为内、中、外层，其中内层主要使用美国矿砂、中层使用印度矿砂、外层使用国产矿砂，内层、中层、外层用砂比例分别是4:3:3。
3、由于印度矿砂主要被石英股份接近全包垄断，所以石英股份进口印度矿石后在国内进行提纯，这部分提纯后的石英砂非进口高纯石英砂，而是成为了国产石英砂与国产高纯石英砂。印度矿砂经过在国内提纯之后，主要使用范围在坩埚中层，另有约5%总产量占比的高纯石英砂也可作为内层坩埚使用（主要使用范围在小尺寸，或者内层掺杂使用）。目前印度矿石开采量较大，扩产积极性较高，供应不会成为瓶颈。
4、由于印度矿随着开采深度不断提升，开始出现纯度也随之明显提升的现象，印度矿经过提纯之后的高纯石英砂虽然在纯度指标上比美国矿砂还要高，但是另一项关键指标在坩埚使用过程中会出现大量的气泡，而大量气泡出现将会导致高温下的大尺寸坩埚出现局部塌陷现象发生，进而引发质量安全生产事故。
5、国内石英矿砂经过提纯之后，主要使用在坩埚外层
6、美国矿砂是目前全球发现的weiyi花岗岩石伴生的石英脉矿，目前此矿美国尤尼明、挪威TQC独有（二家共矿开采），此矿优点除了纯度相对较高之外，做内层砂使用时不易产生气泡，成为现阶段使用美国矿砂做石英坩埚内层事实上zui优解。
7、石英矿石经过筛选与提纯之后，成为光伏坩埚使用的高纯石英砂，目前国内提纯技术与工艺已经达到国外zui先进水平，国内也可以承接国外大厂石英砂提纯代工业务。因此，矿石来源是区分外、中、内层砂的主要差异，而非由提纯生产工艺所决定。
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