石英坩堝行業格局及行業發展
發布時間: 2023-02-03 14:10
在原材料端:高純石英砂市場被美國尤尼明長期壟斷,國內僅石英股份可規模量產。全球高純石英原料礦床分布于美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、印度、加拿大、中國等7個國家,除中國外有14處礦床,其中尚未開采的有7處,礦源質量最高和儲量最大的為美國SprucePine礦(花崗偉晶巖)。
光伏石英坩堝產品端:光伏行業由于產品精密度程度高、技術發展快,對石英坩堝的純度、精度要求日益嚴格。我國的石英制品行業起步較晚,只有少數規?;髽I的石英坩堝技術方面達到先進水平。技術上來看,近幾年我國石英制品行業的技術進步較為明顯,尤其是石英坩堝技術水平與國外企業產品的差距逐步縮小,在坩堝尺寸、純度、拉晶時間和拉晶次數等方面均取得顯著進步。此外,國內石英坩堝具有一定的成本優勢,在質量和性能等方面與進口石英坩堝的差距正逐漸縮小。這些都為國產化創造了條件。從細分部件來看,外層砂已基本實現國產替代,中內層砂產品和客戶認可度逐步提升。目前石英股份的高純石英砂仍以外層砂為主,我們預計石英股份在中內層砂質量以及客戶認可度上均有提升,并有望逐步提高中內層砂的滲透率。我們預計21年石英股份外層砂份額約50%,中內層砂份額約8%。
連續多次投料拉晶工藝提升帶動長壽石英坩堝需求。近年來,為了提高直拉單晶硅的質量和產量,連續加料、多次加料等一爐多根直拉單晶硅生長技術被開發和應用。直拉單晶硅中,石英坩堝的一次性消耗和拆裝爐的耗時在成本費用中占較高比重。在傳統的直拉法下,石英坩堝只能用一次,一次僅能產出一根晶棒。而連續直拉法可以在拉晶過程中持續往石英坩堝內加料,并不斷產出多根新的晶棒,對石英坩堝的壽命提出了更高要求。國內企業開發的長壽命石英坩堝,連續拉晶時間可以達到200小時以上。通過優化多次加料的拉晶工藝,設計出新型石英加料器,配合長壽命石英坩堝,可最大程度實現石英坩堝利用率,大幅提高了生產效率。石英坩堝內壁用尤尼明石英砂,壽命可達450小時以上,如果用從印度進口的石英砂做內壁,坩堝使用壽命只能達到200小時左右。
石英坩堝向大尺寸化發展。石英坩堝尺寸大?。ɑ蛉莘e大?。┤Q于晶體生長的直徑和長度,同時還要考慮拉晶工藝中對堝、晶直徑比的要求,一般堝-晶直徑比以3:1為佳。主要原因是石英坩堝與熔液直接接觸,熔硅與石英坩堝的SiO2反應生成SiO后,它同時向熔體內部擴散和向熔體表面揮發,有一部分到達固-液界面附近,混入到正在生長的晶體中,從而使單晶體中的氧含量增高。采取較大的渦-晶直徑比,將有利于氧的大量揮發,提升晶棒的質量。此外,大尺寸的石英坩堝裝料量較大,有助于攤薄拉晶廠商的生產成本。目前,硅片逐漸向大尺寸化發展,M10(182)硅片成為主流,M10硅片需要拉制出10英寸的硅棒,對應于石英坩堝的尺寸為30英寸及以上,G12(210)硅片則需要12英寸硅棒,對應需要的石英坩堝尺寸達到36英寸。