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北京国化新材料技术研究院联联合中国石油和化学工业联合会中小企业工作委员会、中关村光伏产业联盟、硅产业绿色发展联盟等单位拟于2024年4月24-26日在上海举办“第二届硅基新材料技术交流会”（点击链接查看会议详情）
以“前沿、高端、突破”为主题，针对“硅基前沿材料及技术”、“高性能二氧化硅材料”、“高纯氮化硅材料”三个论坛进行深入交流。欢迎前来报名！
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高纯石英砂因其独特结构优势具备耐高温、低热膨胀性、高度绝缘、耐腐蚀、透光性强等特点，在高科技与高端制造中具备极高的战略地位。近年来下游应用领域多数正处于高速发展阶段，产业扩张迅速，对高纯石英砂需求较大。高纯石英砂是石英玻璃、石英管、石英坩埚等的主要原料，下游应用领域从中低端到高端可以分为，光源行业（99.5%~99.99%）、高端光学器件、激光器件（99.99%以上）、光纤通信、半导体、光伏、微电子等领域（99.995%~99.9999%）。
高纯石英砂主要产品及下游应用：在光伏行业中，高纯石英砂是生产晶硅产业链中石英坩埚的关键原料。石英坩埚可支持太阳能高温条件下连续拉晶，为单晶拉制及单晶品种提供保障，是单晶拉制系统的关键辅料。目前，由高纯石英砂制成的单晶坩埚已成为光伏企业生产单晶硅的主要设备。在半导体集成电路产业链中，高纯石英砂的应用为行业的发展提供了重要支撑。高纯石英砂被用于硅片制造环节拉制单晶硅棒的石英坩埚、晶圆制造环节的石英玻璃扩散管、扩管配套的石英法兰、石英玻璃炉管、石英舟等石英玻璃器具，以及芯片制造环节光刻、刻蚀和薄膜沉淀使用的光掩膜基板等。高纯石英砂市场空间广阔:资料来源：行行查高纯石英通过提纯天然石英矿获得的，不仅纯度极高，而且具有特定的粒度范围。这一概念同时涵盖了纯度、粒度和物相三个关键要素。根据SiO2的纯度，高纯石英砂被细分为四个等级，从低端到高端依次为：3N、4N、4N5和4N8，其中数字表示纯度的不同水平。另一种分类方式是基于杂质元素的总含量，同样分为四个等级。相应地，石英矿也被划分为四个等级，以匹配不同纯度要求的高纯石英砂生产。在制备高纯石英砂时，主要采用两种方法：物理法（机械粉碎法）和化学合成法。物理法是通过粉碎、磁选、浮选、酸浸等步骤处理天然水晶，得到成品石英。化学合成法则利用含硅化合物进行合成，可进一步分为气相和液相两种方法。虽然合成石英砂可以实现更高的纯度，但复杂的工艺和高设备要求限制了其在大规模工业中的应用。高纯石英砂的生产过程主要包括预处理、物理处理、化学处理和热处理四个步骤。预处理包括擦洗、破碎和磨矿，旨在初步提纯石英并使其达到所需的粒度。由于不同地区的石英矿在形成过程中受到的影响因素各异，因此其石英含量、杂质种类和含量也存在显著差异。石英矿中的杂质主要分为矿物结构类、包裹体类和晶体结构类三种。在我国，石英资源的整体品位相对较低，导致中高端石英砂主要依赖进口矿源。据统计，我国玻璃硅质原料矿石储量中，SiO2纯度较高的脉石英占比较低。这也是目前我国4N8以上高纯石英高端产品难以实现国产化的核心原因之一。因此，寻找能够满足工业生产需求的优质原矿成为当前的重要任务。我国高纯石英原料属于短缺矿产资源，主要依赖进口。全球范围内，美国和澳大利亚的高纯石英原料矿床资源量最为丰富。尽管我国硅质资源丰富，但大部分矿床都是普通硅石矿，主要用于生产普通玻璃、石材和建筑用砂等。因此，我国高纯石英原料矿床尤为紧缺，每年需要进口大量高纯石英砂、原料矿石以及高端石英制品。
此外，提纯工艺是高纯石英生产中的一大壁垒，而纯度并非唯一考量因素。矿源品质不佳对提纯工艺提出了更高要求。不同行业对高纯石英的质量要求各不相同，其质量与杂质含量之间的关系并非简单线性，而是取决于杂质的具体工艺矿物学特征。因此，提纯工艺需要针对杂质特征进行适配。我国在3N~4N中低端高纯石英产品领域已实现国产化，4N5级别产品也基本达到国产化水平。在更高端的4N8级别及以上产品方面，由于矿石原料品级和提纯技术的限制，目前仅有个别头部厂商具备生产能力。随着2024年扩产计划的落地，外层砂可能出现过剩并冲击中层砂市场，但内层砂由于资源端和加工端的壁垒较高，预计仍将主要由尤尼明、TQC、石英股份等少数企业供应，增量有限，短期内难以改变市场集中格局。受电网容量不足、风光消纳问题以及经济下行风险等因素影响，2024年全球光伏行业需求增速可能放缓，预计增速在20%左右。美国尤尼明公司在石英矿原料品质和石英砂提纯技术方面均处于行业领先水平，是全球少数能够批量供应半导体用高纯石英砂的领军企业之一。近年来，在产业政策的支持和扶持下，国内产业链投资正在加速进行，已有石英股份、江苏阳山硅材料科技有限公司等企业实现了高纯度石英砂的生产并供应市场。与海外供应商相比，我国在高端产品、产品品种、质量稳定性以及生产规模等方面仍存在一定差距。国内高纯石英砂主要厂商梳理：
数据来源：企业公告、国泰君安
结语
高纯石英砂作为光伏和半导体材料的高壁垒环节，在产业链中占据着举足轻重的地位。由于其极高的纯度要求和复杂的生产工艺，高纯石英砂的生产一直被视为技术密集型和高附加值的领域。
在光伏材料的制造过程中，高纯石英砂的质量直接关系到硅片的纯度，进而影响到太阳能电池的转换效率和使用寿命。因此，光伏企业对于高纯石英砂的采购非常谨慎，对于供应商的技术实力和生产能力有着极高的要求。随着光伏行业的快速发展，对于高纯石英砂的需求也在持续增长。由于高纯石英砂的生产技术难度大、投资成本高以及环保要求严格等因素，导致市场上的供应量一直无法满足需求。这种供需矛盾使得高纯石英砂的价格居高不下，成为光伏材料成本中的重要组成部分。未来，随着光伏和半导体行业的不断进步和技术的持续创新，高纯石英砂的生产壁垒有望逐渐被打破。这同时，对于高纯石英砂生产企业来说，也将面临更加激烈的市场竞争和更高的技术要求。
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