【原创】石英坩埚发展方向:高纯石英砂、半导体、光伏三向驱动


来源:中国粉体网   星耀

[导读]  我国石英制品行业的技术进步较为明显,尤其是石英坩埚技术水平与国外企业产品的差距逐步缩小,在坩埚尺寸、纯度、拉晶时间和拉晶次数等方面均取得显著进步。同时,国产石英坩埚具备成本优势,为石英坩埚国产替代创造条件。

中国粉体网讯  石英坩埚实际上就是一种容器,是由高纯石英砂通过模具定型,使用电弧法高温制作而成。属于石英玻璃制品中的细分产品,具有洁净、同质、耐高温等性能。目前广泛应用于太阳能和半导体领域提炼晶体硅的生产工艺中,是晶体硅生产过程中的消耗品。


 

图片来源:晶盛机电


1石英坩埚发展历程


我国石英坩埚行业发展可分为几个历史时期:


1978-1988 年,我国的电弧法石英坩埚、高纯涂层坩埚同激光用石英玻璃、高纯耐高温石英玻璃管等石英制品已完成研制并实现规模化生产。


1989-2000 年,此阶段主要是在引进国外先进技术吸收消化的基础上实现国有化。


2000 年以后,随着技术的进步,坩埚尺寸从 12 英寸一直发展到 32 英寸,近年来我国拉晶生产的主流是 28 英寸坩埚,新项目普遍采用 28 英寸-32 英寸坩埚,少数企业如欧晶科技研发的石英坩埚已达到40 英寸。


与发达国家相比,我国石英坩埚行业起步较晚,虽然经过多年的生产经验积累,部分工艺已达到国际先进水平,但总体而言,行业内的工艺技术和产品与国外领先企业仍有一定的差距。


2石英坩埚上下游产业链


石英坩埚行业上游主要为高纯石英砂行业和坩埚设备制造等行业,其中高纯石英砂是石英坩埚的上游关键原材料。下游行业为单晶硅材料制造行业。

 

石英坩埚上下游产业链


3上游原材料价格波动对石英坩埚的影响


高纯石英砂是石英坩埚制造的重要原料,对石英坩埚制造行业利润率影响较大。近年来,随着高纯石英开采、提纯、合成技术的持续进步,高纯石英原材料供应日趋充足,石英坩埚企业供应商选择范围将进一步扩大,有利于企业稳定供货及原材料成本控制。但如果未来需求爆发,高纯石英砂价格上涨,则石英坩埚行业利润空间将受到挤压。


另外,受国家政治政策变动影响,原材料的价格也会随着汇率、关税等调整。


4下游需求推动工艺技术


由于下游行业对于石英坩埚的纯度、洁净度、精度具有严格标准,同时大硅片的演进也对坩埚产品提出更高的要求,石英坩埚工艺技术一直向“高纯度、大尺寸、低成本、长寿命”方向发展,逐渐提高产品尺寸、纯度和其他性能指标。未来石英坩埚行业发展前景如下:


(1)光伏领域


光伏行业的景气延续,硅料新建产能投产将直接拉动石英坩埚需求。


N型硅片渗透率持续提升,高性能坩埚需求激增。从生产要求看,N型硅片对于控碳、含氧量和纯度要求高,因此对石英坩埚等材料性能要求提升;从耗材角度看,基于N型硅片对纯度的要求,石英坩埚更换频率加快,高性能坩埚需求激增。


同时,随着硅片大型化趋势,带动石英坩埚尺寸升级。光伏硅片12英寸时代将对石英坩埚尺寸提出更高要求。目前,国内石英坩埚厂商产品普遍达到28-32英寸,少数厂商如欧晶科技成功研发40英寸石英坩埚。


(2)半导体领域


中国半导体行业市场规模在国家政策、下游终端应用市场扩展的推动下快速增长。在半导体石英坩埚领域,伴随着国外半导体产业逐渐转移至国内,作为其重要配套原辅料供应行业,石英坩埚制造领域获得了较快的发展,产品正逐渐实现进口替代。


总体而言,我国石英制品行业的技术进步较为明显,尤其是石英坩埚技术水平与国外企业产品的差距逐步缩小,在坩埚尺寸、纯度、拉晶时间和拉晶次数等方面均取得显著进步。同时,国产石英坩埚具备成本优势,为石英坩埚国产替代创造条件。


2023年4月21日中国粉体网将在安徽凤阳举办“第一届光伏行业用石英砂技术与市场交流大会”。资深石英材料技术专家韩东博士将带来题为《石英坩埚上下游变化对于坩埚技术发展的影响》的报告。

 


专家介绍:


韩东(博士)

资深石英材料技术专家


哈尔滨工程大学材料精密加工方向博士、沈阳工业大学电弧法纳米材料方向硕士,曾任职于隆基、欧晶、昱辉、圣戈班等龙头光伏企业,分别担任隆基保山40GW坩埚项目负责人、坩埚厂负责人、隆基银川40GW坩埚项目负责人、隆基坩埚与石英材料技术和研发带头人、隆基技术专家、欧晶技术与研发副总、昱辉坩埚厂技术部高级经理和新建坩埚厂项目技术质量负责人、圣戈班石英研发负责人等职务。


十四年坩埚技术与研发和生产管理经验;组建和带领硕博士技术研发团队以及生产团队制造高端石英材料产品,石英坩埚产品寿命领先20%以上;开发的多项核心技术可以显著提升产品品质,并有两项技术被行业全面推广应用;发明与实用新型专利23项(包括5项发明型专利),其中17项为第一发明人。精通石英坩埚质量控制与石英砂的关系、石英坩埚质量缺陷对单晶影响、石英坩埚熔制以及后处理过程中带来的坩埚质量缺陷、石英砂制作过程中的可能污染源以及污染带来的坩埚质量问题。通晓美国矽比科砂、挪威砂、国产印度砂以及国产各厂家石英砂的优缺点以及它们在拉晶时带来的问题和解决办法。


参考来源:

【1】华经情报网.一文看懂石英坩埚行业发展趋势:半导体和光伏双向驱动

【2】中国粉体网.石英坩埚产业链全景图

【3】欧晶科技招股说明书

(中国粉体网编辑整理/星耀)

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作者:星耀

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