中國粉體網(wǎng)訊 高純石英材料制品作為光伏及半導(dǎo)體等領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)性材料,，其重要性不斷凸顯,。2025年3月27日，由中國粉體網(wǎng)主辦的2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會在江蘇東海隆重召開,，會議現(xiàn)場我們邀請到了江蘇雙良低碳產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院光伏創(chuàng)新中心主任黃晶晶就合成砂的性能,、應(yīng)用及發(fā)展前景等問題進(jìn)行了深度訪談交流。
中國粉體網(wǎng)：黃主任,，首先請您介紹一下合成砂,，它與其他石英砂有何不同？各自有何優(yōu)缺點(diǎn),？
黃主任：合成砂,，顧名思義，是通過人工合成的方法然后得到的石英砂,，而天然砂是通過礦石破碎,、提純等一系列手段實(shí)現(xiàn)的,。天然砂的優(yōu)點(diǎn)在于在光伏和半導(dǎo)體領(lǐng)域經(jīng)過多年的應(yīng)用，其性能已經(jīng)被了解的非常清楚,，且比較穩(wěn)定,；其缺點(diǎn)就在于，它的原料礦大多來自美國的花崗偉晶巖,，尋找它的可替代性來源比較困難,，在未來不確定的政策和貿(mào)易環(huán)境下，對應(yīng)用端是一個(gè)極大的挑戰(zhàn),。而合成砂其中一個(gè)比較大的優(yōu)點(diǎn)在于它本身不受制于原料,。另一方面的優(yōu)點(diǎn)在于它的技術(shù)路線，能夠很好的控制雜質(zhì)元素含量和粒徑,，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)元素含量的精準(zhǔn)摻雜,，也就是說在未來的研發(fā)及批量供應(yīng)方面，只要技術(shù)打通,，它的前景還是很不錯(cuò)的,；合成砂最大的缺點(diǎn)在于其在光伏端應(yīng)用的時(shí)間太短，整個(gè)行業(yè)對它的習(xí)性了解的不太清楚,，合成砂在半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域上的應(yīng)用方向不太一樣,，光伏領(lǐng)域更多的是追求長壽命和成本問題，而半導(dǎo)體更關(guān)注的是品質(zhì),，因此,，有一些觀念或者方法需要進(jìn)行調(diào)整。
中國粉體網(wǎng)：合成砂能夠較好的控制純度和雜質(zhì)含量,，那它制成石英坩堝之后,，強(qiáng)度這一性能是否會存在不足？
黃主任：在合成砂的應(yīng)用過程中,，我們團(tuán)隊(duì)總結(jié)出,，哪怕是鋁元素低到1，石英坩堝的運(yùn)行時(shí)間依然是與天然石英砂制成石英坩堝的運(yùn)行時(shí)間是持平的,，可以達(dá)到500個(gè)小時(shí),。我們公司石英坩堝的拉晶時(shí)間一般是450~550個(gè)小時(shí)，在這個(gè)范圍內(nèi),，合成砂制成的石英坩堝的異常率,，與天然砂制成石英坩堝相比沒有太大不同，因此對于石英砂太過純凈會影響坩堝的性能這樣的說法,，我認(rèn)為是無需太過擔(dān)心的,，在目前的600小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)基本沒有問題。
中國粉體網(wǎng)：合成石英砂的制備方法有哪些,？目前最主流的工藝是什么,？
黃主任：根據(jù)這幾年和同行及合成砂廠家的交流,，我們了解到合成砂的制備方法主要有三種，即液相合成法,、氣相合成法以及含氟硅法,。按照目前最頂級的合成砂廠商日本三菱的技術(shù)來看，它們也是采用溶膠凝膠法來制備的,，因此我們接觸到的能批量供應(yīng)合成砂的廠家的技術(shù)路線仍然是偏向溶膠凝膠法,。
中國粉體網(wǎng)：光伏用石英坩堝對高純石英砂的性能要求是怎樣的？
黃主任：目前合成砂的技術(shù)指標(biāo)都是對標(biāo)天然砂做的,，在現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)下,，基本都是按照《GB/T 32649-2016 光伏用高純石英砂》這一標(biāo)準(zhǔn)來做的，不過各家針對自己的工藝以及特性要求,，可能會在該標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)一步進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控,。
通常來講高純砂的金屬元素含量，可能要小于25ppm,，鋰,、鈉、鉀小于2.5ppm,，但在應(yīng)用過程中,，由于工藝的不同，導(dǎo)致對相關(guān)元素的含量甚至粒徑都有不同的要求,。目前來看,，天然砂和合成砂的標(biāo)準(zhǔn)90%是一致的,，但是也有一些特殊情況,，比如我們前面講的鋁元素含量，天然砂的鋁元素含量一般在10~15ppm之間,，而合成砂只有1,。未來我們公司希望聯(lián)合同行或整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈重新定義一下高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)。
中國粉體網(wǎng)：在當(dāng)前的市場情況下,，我國光伏石英坩堝用高純砂供應(yīng)和需求情況如何,？
黃主任：前兩年高純石英砂供應(yīng)比較緊缺，對石英坩堝廠家挑戰(zhàn)很大,，這是由于光伏及石英坩堝產(chǎn)能爬坡,，高純石英砂尤其是進(jìn)口砂供應(yīng)錯(cuò)配，導(dǎo)致供應(yīng)鏈比較緊張,，要滿足石英坩堝的用量，但是砂又買不到,，因此我們在配方上做了很大的開發(fā)與調(diào)整,。
隨著高純砂海外產(chǎn)能的擴(kuò)張以及南非,、印度石英礦的逐步導(dǎo)入，從去年下半年開始,，高純砂的供應(yīng)并不緊張了,，基本可以滿足需求量。雖然說整個(gè)光伏行業(yè),，光伏硅片名義產(chǎn)能達(dá)到了1500GW,，如果按照這個(gè)量達(dá)到滿產(chǎn)，高純砂的產(chǎn)能還有些緊張,，但是按照2024年CPIA公布的硅片產(chǎn)能的數(shù)據(jù),，全球光伏硅片產(chǎn)能大約是750GW,，按照一個(gè)石英坩堝需要100公斤高純石英砂的用量來測算,，750GW的硅片對應(yīng)的高純石英砂產(chǎn)能大約是8.5萬噸左右。我們一直講供應(yīng)鏈緊張,，其實(shí)更多的是說進(jìn)口砂,，按照進(jìn)口砂占據(jù)40%的比例去測算，大概需要3.3萬噸,。
當(dāng)然我們同行業(yè)看好未來光伏行業(yè)的產(chǎn)能，光伏硅片產(chǎn)能有希望突破1TW的產(chǎn)能,。如果按照光伏產(chǎn)品產(chǎn)能1TW來計(jì)算,，高純石英砂的用量約為10.1萬噸，進(jìn)口砂用量為4.4萬噸,。所以根據(jù)測算,，高純石英砂產(chǎn)能爬坡或者供應(yīng)鏈這一方面,，應(yīng)該不會再出現(xiàn)光伏硅片及石英坩堝產(chǎn)能急劇擴(kuò)張,，導(dǎo)致原材料供應(yīng)不足的情況，因此總體來講,，我認(rèn)為高純石英砂的供應(yīng)會比較穩(wěn)定,。
中國粉體網(wǎng)：在光伏用石英坩堝中，合成砂有哪些應(yīng)用,？它能否完全取代天然高純砂,？
黃主任：合成砂應(yīng)用在光伏級石英坩堝領(lǐng)域，像我們公司及其他一些光伏石英坩堝的廠家在用，半導(dǎo)體相關(guān)廠家在用,，只是這兩個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不一樣,。另外，據(jù)我們了解,，光伏行業(yè)下游電池端應(yīng)用的石英擴(kuò)散管也會應(yīng)用到合成砂,。在未來，只要我們用到石英砂的領(lǐng)域,，類似陶瓷行業(yè),，合成砂能不能去替代天然砂呢，從技術(shù)角度,，我認(rèn)為是有可能的,。但從實(shí)用性方面講或者從成本上考慮的話，我認(rèn)為合成砂沒有必要在低端領(lǐng)域去應(yīng)用,。
再回到市場方面,，其實(shí)我們團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用合成砂，或者說持續(xù)研究應(yīng)用合成砂是瞄準(zhǔn)百分百替代進(jìn)口砂的目標(biāo)的,，如果按照進(jìn)口砂替代這一目標(biāo)來講的話,，光伏硅片產(chǎn)能達(dá)1TW，進(jìn)口高純砂用量為4.4萬噸,，那未來,，合成砂的消耗量也是接近這個(gè)數(shù)值，因此,，它的市場需求量還是比較龐大的,。這僅僅是從光伏硅片領(lǐng)域來講，此外,，在半導(dǎo)體領(lǐng)域或者光伏電池端還有沒有其他的應(yīng)用空間呢,？這都是值得商榷的，因此我比較看好合成砂在未來應(yīng)用的可能性,。
中國粉體網(wǎng)：目前,，我國合成砂的產(chǎn)業(yè)進(jìn)展情況如何,？
黃主任：從2022年到2024年將近三年的時(shí)間里,，我們團(tuán)隊(duì)走訪了約7~8家的合成石英砂廠家，有幾家公司目前產(chǎn)能停留在公斤級的實(shí)驗(yàn)室的水平,，也有兩家公司有噸級的產(chǎn)能,，不過由于還處在研發(fā)階段，下游的需求不是非常旺盛,，所以出貨量有限,，像我們公司每次購買大概兩三百公斤的量。總而言之,，根據(jù)我們的了解情況,，目前國內(nèi)能實(shí)現(xiàn)合成砂量產(chǎn)的企業(yè)有一到兩家左右。
中國粉體網(wǎng)：目前天然砂和合成砂的價(jià)格情況是怎樣的,？
黃主任：從價(jià)格上來講,，我認(rèn)為目前合成砂與天然砂無法在同一平臺上競技，因?yàn)樘烊簧敖?jīng)過這么久的積淀,，其可靠性已得到充分的驗(yàn)證,，因此它的價(jià)格是非常具有代表性的，而合成砂目前還沒有大規(guī)模的出貨,，因此規(guī)�,；�(yīng)所帶來的降本趨勢目前是無法看出來的。因此就現(xiàn)有情況下將二者進(jìn)行比較不太具備很強(qiáng)的指導(dǎo)意義,。
但就我們目前所購買的合成砂的價(jià)格來講,，是低于進(jìn)口砂的，具體低多少,，這個(gè)我們不太方便透露,，另外一個(gè)方面，我們考慮到,，當(dāng)進(jìn)口砂價(jià)格到30~50萬元/噸的時(shí)候,，無論誰去做合成砂，都有價(jià)格優(yōu)勢,，但是當(dāng)高純砂價(jià)格回歸理性,，回到6萬元/噸的時(shí)候，合成砂還有沒有競爭力,？價(jià)格還有沒有進(jìn)一步下探的優(yōu)勢呢,？根據(jù)我們和廠家的交流情況來看，他們測算了從原料到制砂的整個(gè)環(huán)節(jié),，包括用水用電量的情況來看,，他們是有信心將合成砂的價(jià)格做到6萬元/噸以下的，這也是我們有信心把合成砂用好的原因,。
中國粉體網(wǎng)：您認(rèn)為合成砂它在光伏領(lǐng)域的發(fā)展前景是怎樣的,？
黃主任：從我個(gè)人角度來看，因?yàn)樘烊簧暗呐畏�(wěn)定性和波動是比合成砂大的,，因此如果合成砂在技術(shù)可行的情況下,，且成本確確實(shí)實(shí)能夠隨著天然砂價(jià)格的波動而變化的話，從產(chǎn)品穩(wěn)定性上來看,，合成砂它的前景是非常巨大的,，我個(gè)人非常偏愛合成砂，未來，我也希望它能夠百分百的替代進(jìn)口砂,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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