中國粉體網訊 高純石英材料制品作為光伏及半導體等領域不可或缺的基礎性材料，其重要性不斷凸顯。2025年3月27日，由中國粉體網主辦的2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產業發展大會在江蘇東海隆重召開，會議現場我們邀請到了江蘇雙良低碳產業技術研究院光伏創新中心主任黃晶晶就合成砂的性能、應用及發展前景等問題進行了深度訪談交流。
中國粉體網：黃主任，首先請您介紹一下合成砂，它與其他石英砂有何不同？各自有何優缺點？
黃主任：合成砂，顧名思義，是通過人工合成的方法然后得到的石英砂，而天然砂是通過礦石破碎、提純等一系列手段實現的。天然砂的優點在于在光伏和半導體領域經過多年的應用，其性能已經被了解的非常清楚，且比較穩定；其缺點就在于，它的原料礦大多來自美國的花崗偉晶巖，尋找它的可替代性來源比較困難，在未來不確定的政策和貿易環境下，對應用端是一個極大的挑戰。而合成砂其中一個比較大的優點在于它本身不受制于原料。另一方面的優點在于它的技術路線，能夠很好的控制雜質元素含量和粒徑，甚至能夠實現元素含量的精準摻雜，也就是說在未來的研發及批量供應方面，只要技術打通，它的前景還是很不錯的；合成砂最大的缺點在于其在光伏端應用的時間太短，整個行業對它的習性了解的不太清楚，合成砂在半導體和光伏領域上的應用方向不太一樣，光伏領域更多的是追求長壽命和成本問題，而半導體更關注的是品質，因此，有一些觀念或者方法需要進行調整。
中國粉體網：合成砂能夠較好的控制純度和雜質含量，那它制成石英坩堝之后，強度這一性能是否會存在不足？
黃主任：在合成砂的應用過程中，我們團隊總結出，哪怕是鋁元素低到1，石英坩堝的運行時間依然是與天然石英砂制成石英坩堝的運行時間是持平的，可以達到500個小時。我們公司石英坩堝的拉晶時間一般是450~550個小時，在這個范圍內，合成砂制成的石英坩堝的異常率，與天然砂制成石英坩堝相比沒有太大不同，因此對于石英砂太過純凈會影響坩堝的性能這樣的說法，我認為是無需太過擔心的，在目前的600小時的運轉時間內基本沒有問題。
中國粉體網：合成石英砂的制備方法有哪些？目前最主流的工藝是什么？
黃主任：根據這幾年和同行及合成砂廠家的交流，我們了解到合成砂的制備方法主要有三種，即液相合成法、氣相合成法以及含氟硅法。按照目前最頂級的合成砂廠商日本三菱的技術來看，它們也是采用溶膠凝膠法來制備的，因此我們接觸到的能批量供應合成砂的廠家的技術路線仍然是偏向溶膠凝膠法。
中國粉體網：光伏用石英坩堝對高純石英砂的性能要求是怎樣的？
黃主任：目前合成砂的技術指標都是對標天然砂做的，在現行的國家標準下，基本都是按照《GB/T 32649-2016 光伏用高純石英砂》這一標準來做的，不過各家針對自己的工藝以及特性要求，可能會在該標準上進一步進行精準調控。
通常來講高純砂的金屬元素含量，可能要小于25ppm，鋰、鈉、鉀小于2.5ppm，但在應用過程中，由于工藝的不同，導致對相關元素的含量甚至粒徑都有不同的要求。目前來看，天然砂和合成砂的標準90%是一致的，但是也有一些特殊情況，比如我們前面講的鋁元素含量，天然砂的鋁元素含量一般在10~15ppm之間，而合成砂只有1。未來我們公司希望聯合同行或整個產業鏈重新定義一下高純石英砂的標準。
中國粉體網：在當前的市場情況下，我國光伏石英坩堝用高純砂供應和需求情況如何？
黃主任：前兩年高純石英砂供應比較緊缺，對石英坩堝廠家挑戰很大，這是由于光伏及石英坩堝產能爬坡，高純石英砂尤其是進口砂供應錯配，導致供應鏈比較緊張，要滿足石英坩堝的用量，但是砂又買不到，因此我們在配方上做了很大的開發與調整。
隨著高純砂海外產能的擴張以及南非、印度石英礦的逐步導入，從去年下半年開始，高純砂的供應并不緊張了，基本可以滿足需求量。雖然說整個光伏行業，光伏硅片名義產能達到了1500GW，如果按照這個量達到滿產，高純砂的產能還有些緊張，但是按照2024年CPIA公布的硅片產能的數據，全球光伏硅片產能大約是750GW，按照一個石英坩堝需要100公斤高純石英砂的用量來測算，750GW的硅片對應的高純石英砂產能大約是8.5萬噸左右。我們一直講供應鏈緊張，其實更多的是說進口砂，按照進口砂占據40%的比例去測算，大概需要3.3萬噸。
當然我們同行業看好未來光伏行業的產能，光伏硅片產能有希望突破1TW的產能。如果按照光伏產品產能1TW來計算，高純石英砂的用量約為10.1萬噸，進口砂用量為4.4萬噸。所以根據測算，高純石英砂產能爬坡或者供應鏈這一方面，應該不會再出現光伏硅片及石英坩堝產能急劇擴張，導致原材料供應不足的情況，因此總體來講，我認為高純石英砂的供應會比較穩定。
中國粉體網：在光伏用石英坩堝中，合成砂有哪些應用？它能否完全取代天然高純砂？
黃主任：合成砂應用在光伏級石英坩堝領域，像我們公司及其他一些光伏石英坩堝的廠家在用，半導體相關廠家在用，只是這兩個行業的標準不一樣。另外，據我們了解，光伏行業下游電池端應用的石英擴散管也會應用到合成砂。在未來，只要我們用到石英砂的領域，類似陶瓷行業，合成砂能不能去替代天然砂呢，從技術角度，我認為是有可能的。但從實用性方面講或者從成本上考慮的話，我認為合成砂沒有必要在低端領域去應用。
再回到市場方面，其實我們團隊應用合成砂，或者說持續研究應用合成砂是瞄準百分百替代進口砂的目標的，如果按照進口砂替代這一目標來講的話，光伏硅片產能達1TW，進口高純砂用量為4.4萬噸，那未來，合成砂的消耗量也是接近這個數值，因此，它的市場需求量還是比較龐大的。這僅僅是從光伏硅片領域來講，此外，在半導體領域或者光伏電池端還有沒有其他的應用空間呢？這都是值得商榷的，因此我比較看好合成砂在未來應用的可能性。
中國粉體網：目前，我國合成砂的產業進展情況如何？
黃主任：從2022年到2024年將近三年的時間里，我們團隊走訪了約7~8家的合成石英砂廠家，有幾家公司目前產能停留在公斤級的實驗室的水平，也有兩家公司有噸級的產能，不過由于還處在研發階段，下游的需求不是非常旺盛，所以出貨量有限，像我們公司每次購買大概兩三百公斤的量。總而言之，根據我們的了解情況，目前國內能實現合成砂量產的企業有一到兩家左右。
中國粉體網：目前天然砂和合成砂的價格情況是怎樣的？
黃主任：從價格上來講，我認為目前合成砂與天然砂無法在同一平臺上競技，因為天然砂經過這么久的積淀，其可靠性已得到充分的驗證，因此它的價格是非常具有代表性的，而合成砂目前還沒有大規模的出貨，因此規模化效應所帶來的降本趨勢目前是無法看出來的。因此就現有情況下將二者進行比較不太具備很強的指導意義。
但就我們目前所購買的合成砂的價格來講，是低于進口砂的，具體低多少，這個我們不太方便透露，另外一個方面，我們考慮到，當進口砂價格到30~50萬元/噸的時候，無論誰去做合成砂，都有價格優勢，但是當高純砂價格回歸理性，回到6萬元/噸的時候，合成砂還有沒有競爭力？價格還有沒有進一步下探的優勢呢？根據我們和廠家的交流情況來看，他們測算了從原料到制砂的整個環節，包括用水用電量的情況來看，他們是有信心將合成砂的價格做到6萬元/噸以下的，這也是我們有信心把合成砂用好的原因。
中國粉體網：您認為合成砂它在光伏領域的發展前景是怎樣的？
黃主任：從我個人角度來看，因為天然砂的批次穩定性和波動是比合成砂大的，因此如果合成砂在技術可行的情況下，且成本確確實實能夠隨著天然砂價格的波動而變化的話，從產品穩定性上來看，合成砂它的前景是非常巨大的，我個人非常偏愛合成砂，未來，我也希望它能夠百分百的替代進口砂。
（中國粉體網編輯整理/初末）
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