工业硅的原材料:硅矿
硅矿是工业硅冶炼最主要的原料,也是脉石英、石英岩、石英砂岩等以石英为主矿物的总称。工业硅又称金属硅,是由硅矿石(主要成分是二氧化硅)、木炭、煤及石油焦等碳质还原剂,经高温还原反应后生成,工业硅经过进一提纯,可制备成为多晶硅。
石英坩埚的原材料:高纯石英砂
我国用于单晶硅生产的石英坩埚通常采用双层或三层结构,石英砂的纯度会直接影响硅棒拉晶质量。石英砂纯度越低,在高温熔制过程中越容易产生黑点气泡。用作内层砂时,长时间处于高温环境下会使石英坩埚内壁所含气泡受热释放,从而影响到单晶硅片生产的稳定性和成功率。因此内层砂对石英砂的纯度要求更高,价格也更高。我国石英坩埚用内层砂等高纯石英高端产品仍需要从美国、挪威等进口,而质量要求略低的石英坩埚中外层砂,其矿石原料也需要从印度等国进口解决。
通常来讲,石英坩埚用内层砂的原料为美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区的花岗伟晶岩石英,其特点是w(SiO2)≥99.998%(4N8)且质量稳定。中层砂原料为印度等国进口的脉石英A级矿,特点是w(SiO2)≥99.998%(4N8)。外层砂主要原料为印度等国进口的质量和稳定性稍次的脉石英A级或接近A级的B级矿,特点是w(SiO2)≥99.995%(4N5)。
总之,石英坩埚产品质量直接影响直拉单晶硅的品质和成本,而拉晶工艺升级则对石英坩埚纯度、寿命和尺寸提出了更高的要求,进一步激发高端石英坩埚需求。石英砂作为制作石英坩埚的核心原料,其品质水平及成本等级很大程度上决定了石英坩埚的性能及成本,因此,需要从石英矿源筛选、加工等多个方面对高纯石英砂品质进行提升,从而提高石英坩埚的品质,以满足其在光伏直拉单晶制造中的需求。
光伏玻璃原材料:低铁石英砂
光伏玻璃是光伏产业链上重要的辅件,也是光伏发电组件中不可替代的组成部分,而石英砂则是生产光伏玻璃的主要原料之一,石英砂的品质对于光伏玻璃的品质有着重要影响。
石英原料中存在各种杂质,如Fe、Al、K、Na、Ca等,而在超白玻璃生产中最有害的杂质是铁杂质,它既可以游离的形式存在,也可以薄膜、晶格替代或夹杂矿的形式存在,需要通过一系列的工艺过程才能有效去除。对于铁杂质的去除,需经过一系列物理和化学深加工过程,按去除方式分类主要分为物理法(水洗和分级脱泥、擦洗法、磁选法、重选法)、化学法(浮选法、酸浸法)和微生物法等方法,在石英原料深加工过程中可根据铁杂质的存在形式和状态,组合这些方法,以便寻找到适合于该矿源的深加工工艺。