制约高端石英坩埚性能的两个核心瓶颈——专访隆基绿能石英材料负责人周洋
"
2025年11月20-21日,由中国粉体网主办的“2025第九届全国石英大会暨展览会”在江苏徐州隆重召开!在本次大会现场,中国粉体网记者有幸邀请到隆基绿能科技股份有限公司石英材料负责人周洋做客“对话”栏目。

"
中国粉体网:周工您好,非常感谢您接受我们的专访。作为全球光伏硅片龙头企业的石英材料负责人,您认为光伏级石英坩埚最核心的技术指标有哪些呢?
周工:结合当前实际应用情况,光伏级石英坩埚的核心技术指标主要围绕三个方向,分别是外观要求、内在品质与纯度标准:
外观要求:首先需符合热场设计的尺寸标准,确保与热场良好匹配;其次,坩埚本身不能存在影响使用的显性缺陷,如气泡、杂质、肉眼可见的黑点等。
内在品质:核心是保障拉晶过程的稳定性。一方面要求坩埚具备足够的强度,避免拉晶过程中出现异常;另一方面需控制气泡膨胀率,防止气泡破裂导致断线;同时,外部气泡层需具备良好的抗侵蚀性,降低外壁析晶问题,降低拉晶异常风险,提升拉晶效果。
纯度标准:关键在于低杂质与低羟基含量。低杂质和低羟基可避免对硅棒品质造成不良影响,能进一步助力提升硅棒品质。
中国粉体网:那么,石英坩埚需要符合怎样的标准才算合格?这些指标与单晶硅生产的哪些核心环节直接相关呢?
周工:石英坩埚的合格标准首要在于满足客户需求,作为定制化产品,需契合单晶生产的图纸要求,同时保障拉晶时长、降低断线率并确保高稳定性。这些指标与单晶硅生产的核心环节关联紧密,主要体现在两个阶段:
化料阶段:此阶段对坩埚的高温粘度和强度要求较高,若坩埚强度不足可能出现塌边等问题;同时,坩埚结构的均匀性会影响硅料融化效果,气泡层分布均匀,导热更均匀,有利于熔料,进而降低化料过程的能耗。
引晶阶段:引晶阶段温度稳定,需保障晶棒顺利生长,尤其是当前单晶硅生产对“不断线”的严苛要求,使得坩埚气泡破裂控制成为关键;此外,坩埚的低杂质特性可降低硅液侵蚀过程中引入杂质,降低硅棒氧含量及寿命短等问题。
值得注意的是,石英坩埚虽为单晶拉制的一次性容器,但其对生产的影响远超出“容器”的基本属性。
中国粉体网:随着N型技术对硅片程度要求趋严以及连续投料技术对坩埚寿命提出数百小时的需求,您认为当前制约高端石英坩埚性能的终极瓶颈是什么呢?
周工:目前行业内针对高寿命坩埚的开发已取得一定进展,基本能满足拉晶时长需求;同时,随着提纯技术升级,石英砂纯度也在不断提高。若从后续行业拉晶的终极需求来看,制约高端石英坩埚性能的核心瓶颈可归结为两点:
原料的低杂质控制,这是保障坩埚基础品质的前提;
拉晶过程中硅棒的氧含量控制,这也是更为关键的终极瓶颈。
因为拉晶过程中硅棒的氧元素主要来源于石英坩埚,既包括坩埚本身的羟基,也包括杂质反应产生的氧。因此,如何减少坩埚向硅棒的氧供给,降低硅棒氧含量,是高端石英坩埚研发的核心方向。
中国粉体网:作为硅片龙头,隆基在石英材料的采购验证及供应链合作上有哪些独特的体系或标准来应对这些挑战并保证供应安全?
周工:隆基针对供应商导入建立了四步验证体系,通过全流程把控确保材料品质与供应稳定性,具体流程如下:
石英砂预研与坩埚试制:首先对供应商提供的石英砂进行预研,随后开展坩埚试制,重点检测杂质元素含量、粒度等指标,同时通过坩埚表观、微观包裹体、形变等参数,判断石英砂是否符合使用要求及适用层级。
小批量试制与拉晶验证:若初步检测合格,将针对特定使用层进行小批量坩埚试制,并同步送至拉晶基地开展实际应用验证。
中试放量验证:小试合格后进入中试阶段,在小试基础上扩大坩埚产量与验证规模,重点评估其在量产条件下的稳定性。
增量稳定性验证:中试合格后,将进行导入后的增量验证,核心是评估石英砂的批次稳定性,确保其能长期满足隆基的供应需求。
中国粉体网:连续直拉单晶技术对石英坩埚提出了超强的寿命要求。这是否意味着我们需要重新定义石英材料?隆基是否在探索或评估合成石英坩埚、复合结构坩埚等全新的解决方案?
周工:连续直拉技术确实推动了石英坩埚的定位升级与技术革新,这种变化主要体现在三个维度:
定位升级:石英坩埚已从最初“保障化料与引晶顺利的简单容器”,升级为“满足长时间拉晶需求的核心反应器”,需承受更高温度、更长时间的硅液侵蚀,同时具备更强的机械强度与抗热应力冲击能力,以应对塌边、鼓包、下沉等异常问题。
材料革新:从依赖天然砂,逐步转向“功能梯度设计”,即根据不同层级需求合理搭配天然砂,甚至引入合成砂以提升性能。
技术升级:从早期“仅满足成型与短时间拉晶的简单熔融成型”,发展为“兼顾微观结构与性能的一体化调控”,以适配长时拉晶需求。
中国粉体网:我们关注到使用后的石英坩埚本身已经成为一种有价值的“城市矿产”。那么隆基作为绿色能源的倡导者,在废旧石英坩埚的回收处理和资源化利用方面有哪些具体的实践和规划呢?
周工:隆基在废旧石英坩埚资源化利用方面已开展阶段性实践,并制定了长期规划,具体分为三个阶段:
初期阶段:针对坩埚生产过程中产生的废砂,行业内普遍做法是将其二次提纯后作为隔热砂使用;而坩埚碎片、切制废料等则多作为建材、陶瓷等下游行业的原料。
当前实践:随着石英砂资源日益短缺,我们已启动废旧坩埚的深度回收利用,通过粉碎、研磨、酸洗提纯等工艺,将处理后的材料用于石英坩埚外层生产。
未来规划:计划进一步提升提纯技术,使回收材料可替代中内层原料,最终实现石英砂资源的全循环利用。
中国粉体网:那么您刚才讲到,有计划把合成石英砂放到坩埚中去使用。合成石英砂是放在石英坩埚的哪一层去使用呢?
周工:由于合成石英砂纯度更高,更适配硅棒“高品质、低杂质”的制备需求,目前行业内多将其用于石英坩埚内层。但是目前这个验证的效果,其实行业内不是特别理想。
注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!进粉体产业交流群请加中国粉体网编辑部微信:18553902686


