中國粉體網訊  近日，國內高純石英砂行業某頭部企業發布了一份聲明文件，事關與下游客戶某坩堝企業的買賣合同糾紛一案。該案件中，存在爭議的焦點在于：“摻鋁”的高純石英砂，是否會導致石英坩堝“析晶”“漏硅”等問題。

據中國粉體網小編了解，在現有的高純石英加工技術下，以晶格雜質形式存在的Al元素含量雖然極低但除去難度極大，因此成為制約高純石英最終質量的關鍵。既然高純石英砂中的鋁雜質如此難以清除干凈，那為什么還要往里面“摻鋁”呢？

原來，在光伏坩堝中，鋁雜質并不是越少越好。關于鋁雜質，據專家講，由于Al-O鍵能高于Si-O鍵能，因此適量的Al元素可以增強光伏坩堝的強度。我國光伏坩堝用高純石英砂雜質元素的標準要求中，外層砂鋁元素的含量為18ppm。

2024年，由挪威石英公司、挪威科技大學的研究人員在《RSC Advances》發表的論文《Influence of aluminium doping on high purity quartz glass properties》也證實了上述觀點。

研究人員將鋁前驅體涂覆到石英原料中，結果表明，高達500 ppm的鋁添加量會顯著增加摻雜石英粉末在高溫下形成的玻璃的粘度；最大粘度在鋁添加量低至20 ppm時達到。這可能是由于石英玻璃中OH基團的穩定性降低，以及形成被困的氧空位，這一點通過原子模型得到了證實。氧空位的形成也阻礙了方石英的結晶。另一方面，鋁原子本身導致 Si–O 鍵局部弱化，從而加速了從玻璃態到結晶態的重構相變動力學。該發現對于開發光伏新型高強度坩堝被認為是一個重要的進步。

依據上述研究結論來看，摻鋁對于石英坩堝的質量有正、反兩方面的影響，因此在平衡石英玻璃粘度提升與析晶風險的前提下，有一個“最佳的鋁摻雜量”。而這個最佳摻雜量需要高純砂廠家和下游坩堝廠家聯合研究試驗才能摸索出來，從而展開大規模生產。

本質上，這個糾紛案例是關乎科學工藝的問題。但是，據上述高純砂廠家自述，上述坩堝公司是首次購買他們的高純石英砂產品，且未經小試、中試、大試就大批量投入使用。這里也暴露了上下游相關企業嚴重缺乏“科學態度”和“協作精神”。

此外，石英坩堝出現“析晶”“漏硅”等嚴重問題，可能的因素既包括石英坩堝本身的品質，也可能與拉晶所用的原料品質以及拉單晶的整個過程中的操作規范、工藝參數等密切相關。

如果把問題全部甩給“摻鋁”這項先進技術，那很可能是冤枉它了。

參考來源：

[1]中國粉體網：高純石英砂提純，最難除掉的竟然是它！

[2]中國粉體網：石英坩堝析晶：“隱秘的角落”里發生了什么？

[3]孫紅娟教授：坩堝用石英砂的工藝特征及高純石英砂制備技術

[4]Influence of aluminium doping on high purity quartz glass properties

（中國粉體網編輯整理/平安）

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