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光伏石英坩堝是硅片生產中的重要耗材，對硅片產量和品質有重要影響。

石英坩堝是單晶爐內用于裝放高溫硅熔液的器皿，石英坩堝在多次加熱拉晶完成后即報廢，需要重新購置新的石英坩堝用于下次拉晶，因此其是直拉法制造單晶硅片的重要耗材。

石英坩堝具有雙層結構：

內層與硅溶液直接接觸，其品質影響最終的硅片產量和質量，對原材料純度要求較高，一般采用進口石英砂；

外層主要用于散熱，一般采用國產石英砂。

石英坩堝產業(yè)上游為高純石英砂，下游應用領域廣泛，以半導體和光伏為主，其中光伏市場需求增長較為迅猛。

石英坩堝：硅片加工環(huán)節(jié)關鍵耗材，硅片品質的重要保障

石英坩堝是裝放高溫狀態(tài)下的硅原料（工作中處于熔化狀態(tài)的硅液）的石英器件，是光伏硅片生產過程中的重要耗材，廣泛用于光伏及半導體硅片生產行業(yè)。

一只 36 寸坩堝有多重，需要消耗石英砂 100 公斤，使用壽命約 400 小時，一個爐子每個月用 2 個坩堝。

石英坩堝可主要分為方形和圓形兩類，其中方形石英坩堝用于多晶硅錠鑄造環(huán)節(jié)，圓形石英坩堝則用在單晶硅棒拉制環(huán)節(jié)。

石英坩堝是拉制單晶硅棒不可或缺的耗材，且具有較強的消耗品屬性。

根據CPIA《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖（2021年）》報告，2021年，單晶硅片市場占比約94.5%，CPIA預計未來多晶硅片市場份額將進一步下降。

光伏用硅片原料單晶硅生產有懸浮區(qū)熔法和直拉法，為了降低成本，大直徑的單晶硅（200mm以上）基本通過直拉法生產。

在直拉法中，將多晶硅原料放置于石英坩堝內加熱熔融狀硅熔體，拉桿帶動籽晶下降使其接觸硅熔體，然后緩慢地向上提拉籽晶從而形成硅單晶棒。

石英坩堝在硅片生產中消耗量大，石英坩堝在晶體拉制過程處于高溫作業(yè)，硅料融化后會侵蝕坩堝本身，因而坩堝具備較強的消耗品屬性特征，每拉制一爐單晶硅即需要更換一個石英坩堝。

石英坩堝具有多層結構，內外壁氣泡含量不同，石英坩堝的原材料純度、耐溫、耐久性等是單晶品質的重要影響因素。

石英坩堝為半透明狀，分為外層，也叫氣泡復合層（不透明層，氣泡含量較多），以及中內層，也叫氣泡空乏層（真空透明層，不含氣泡，3~5mm）兩層結構。

外層需要把來自加熱器的熱量均勻散射，所以需要規(guī)定數(shù)量和大小的氣泡，從而對硅熔體均勻加熱；中內層是一層3-5mm的透明層，成為氣泡空乏層，對高純石英砂高純、低鋁、低堿、抗析晶的要求更高。

石英坩堝的內壁因為與硅熔體接觸，在高溫狀態(tài)下，若內壁存在氣泡，氣泡會由于硅熔體侵蝕而破裂，破裂的碎片如果溶于硅熔體中，將直接影響到硅的成晶（整棒率、成晶率、加熱時間、直接加工成本等）以及單晶硅的質量（穿孔片、黑芯片等）。

作為唯一與硅溶液直接接觸的材料，石英坩堝的質量對硅單晶的品質有很大影響。譬如石英坩堝內壁氣泡的含量、石英坩堝的純度、石英坩堝的耐高溫變形性能等。

拉晶的過程中，石英坩堝內部的羥基、雜質元素和氣泡的含量將會影響硅棒的質量和石英坩堝的使用壽命，其中工藝路線能夠改善羥基的含量，但雜質與氣泡的含量更多依賴于石英砂本身的純度。

采用高純石英砂對于石英坩堝的性能至關重要，天然石英砂則雜質含量過多，會影響晶體的生長。

目前，石英坩堝的供給擴大受到上游原材料高純石英砂的限制，高純石英砂整體供應量遠不及全球光伏行業(yè)的發(fā)展速度。

高純石英砂緊缺會導致硅片企業(yè)逐步降低內層砂的使用比例，拉晶效率、硅片品質也會有所降低，同時坩堝的使用壽命有所下降將導致非硅成本上漲。 

原標題：光伏石英坩堝為何這么重要