高純石英砂是高端制造業(yè)關(guān)鍵原材料，在光伏應(yīng)用場(chǎng)景使用量較大。高純石英砂指二氧化硅含量高于99.98%的石英砂，是工業(yè)重要原料，廣泛應(yīng)用于光伏、半導(dǎo)體等方面。
其中，在光伏的主要應(yīng)用是石英坩堝。石英坩堝是拉晶時(shí)盛放硅液的容器，需在1500℃左右環(huán)境下連續(xù)工作300-400小時(shí)，之后將之更換，屬耗材。制備石英坩堝的高純石英砂按照使用部位分內(nèi)層砂和中/外層砂，單價(jià)差異明顯。內(nèi)層砂直接和熔融多晶硅料接觸，性能（純度/氣焰包裹體/粒徑分布/一致性）要求更高。一旦氣泡過(guò)多或者雜質(zhì)析出，將對(duì)拉晶產(chǎn)生較大負(fù)面影響，降低坩堝質(zhì)量和使用壽命。
高純石英砂礦源稀少，且提純技術(shù)門(mén)檻較高，國(guó)內(nèi)除石英股份以外，并無(wú)其他大規(guī)模供給。高純石英砂原料主要來(lái)自脈石英巖和花崗偉晶巖，其石英晶粒結(jié)晶粒度粗，易于單體解離，是加工為高純石英砂的理想原料。但并非所有對(duì)應(yīng)礦都能生產(chǎn)高純石英砂。事實(shí)上，只有極少數(shù)花崗偉晶巖和脈石英巖能滿足生產(chǎn)高純石英砂的要求。這使得部分市場(chǎng)認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的把高純石英砂理解為資源品。其實(shí)，除了較為稀少的礦產(chǎn)供給，較高難度的提純技術(shù)是另一個(gè)高門(mén)檻。由于原材料的供給相對(duì)不夠穩(wěn)定，很少有企業(yè)長(zhǎng)時(shí)間探索提純工藝，改進(jìn)提純技術(shù)。首先需要將原料破碎，然后分選礦物中的雜質(zhì)（磁選和浮選），然后采用化學(xué)處理方法去除氣焰包裹體和晶格體中的雜質(zhì)。目前全球只有尤尼明，TQC和石英股份能批量供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定的高純石英砂，此格局維持至今。
合成高純石英砂即使有突破，也會(huì)首先用于半導(dǎo)體級(jí)別。為緩解高純石英砂供應(yīng)緊張的問(wèn)題，采用人工合成高純石英砂被市場(chǎng)寄予厚望，通過(guò)氣相沉積法將四氯化硅制成合成高純石英砂。因?yàn)樗穆然枋巧a(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物，原料供應(yīng)理論上不會(huì)成為制約瓶頸。目前僅日本一家企業(yè)能夠量產(chǎn)合成高純石英砂，且價(jià)格較貴，售價(jià)是制約其推廣大規(guī)模應(yīng)用的原因。目前，凱盛科技合成高純石英砂已經(jīng)通過(guò)工藝驗(yàn)證并成功開(kāi)展了小批量試產(chǎn)，年產(chǎn)5000噸高純合成二氧化硅項(xiàng)目正按計(jì)劃推進(jìn)，產(chǎn)品可用于生產(chǎn)高端半導(dǎo)體器件、N型硅片坩堝內(nèi)層砂等，預(yù)計(jì)于2024年開(kāi)始量產(chǎn)。
下游需求不斷增加，高純石英砂單價(jià)逐年上漲，從2022年開(kāi)始呈現(xiàn)加速態(tài)勢(shì)。硅片尺寸和類(lèi)型變化加速需求增長(zhǎng)，供需矛盾短期暫時(shí)無(wú)法化解。拉晶時(shí)，大渦-晶直徑比更利于氧的揮發(fā)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，大尺寸單晶硅對(duì)應(yīng)坩堝尺寸也更大，利于降本，基于此，市場(chǎng)上硅片逐漸向大尺寸發(fā)展，據(jù)CPIA預(yù)測(cè)，2025年182和210尺寸硅片會(huì)成為市場(chǎng)主流，對(duì)應(yīng)石英坩堝尺寸和高純石英砂用量也將增加；此外，N型硅片滲透率不斷提升，預(yù)計(jì)2030年市場(chǎng)占比接近50%，其他條件相同情況下，N型硅片對(duì)純度要求更高，拉晶過(guò)程中比P型硅片消耗多1倍石英坩堝，同樣會(huì)導(dǎo)致高純石英砂的需求量增加。因此，坩堝用高純石英砂的需求可能會(huì)不斷提升。
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