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高纯石英砂是生产石英坩埚的主要原料。石英坩埚作为拉晶器皿来盛装熔融硅并制成晶棒，是硅片生产中不可替代的关键耗材。石英坩埚用的高纯石英砂纯度要求高，受矿源、提纯技术等壁垒影响，目前供应集中在美国尤尼明、挪威TQC、中国石英股份(125.820, -1.88, -1.47%)三家公司手上。建投新能源团队最早在2022年10月判断，2023年高
高纯石英砂是生产石英坩埚的主要原料。石英坩埚作为拉晶器皿来盛装熔融硅并制成晶棒，是硅片生产中不可替代的关键耗材。石英坩埚用的高纯石英砂纯度要求高，受矿源、提纯技术等壁垒影响，目前供应集中在美国尤尼明、挪威TQC、中国石英股份(125.820, -1.88, -1.47%)三家公司手上。 建投新能源团队最早在2022年10月判断，2023年高纯石英砂可能继续维持紧平衡的状态。就近期最新报价来看，高纯石英砂的涨势正在不断超预期。 就影响来看，我们认为高纯石英砂紧缺及快速上涨，会直接对硅片成本和产出造成扰动，同时可能会增加多晶硅料消耗，下游方面对电池片存在较强的价格支撑。 海外厂商扩产意愿较差，国内石英股份三期项目达产尚需时间，预计高纯石英砂短缺的情况或将继续存在。受此影响，硅片价格下方空间可能十分有限，多晶硅料投放需求也可能会相应增加，同时电池片或因此具备一定价格支撑而企稳运行。而终端方面，高纯石英砂价格对光伏装机成本扰动有限，且龙头硅片企业供应能力较强，可能不会对光伏装机量产生显著影响。 一、高纯石英砂：纯度要求高，供给相对集中 高纯石英砂是石英坩埚的主要生产原料。石英坩埚在光伏产业链中位于硅料与硅片之间，是切克劳斯(6.900, 0.41, 6.32%)基法（提拉法）拉制单晶硅棒的器皿，用来盛装熔融硅并制成晶棒，是硅片生产中不可替代的关键耗材。并且石英坩埚为一次性消耗品，使用过后无法重复利用。 高纯石英砂作为石英坩埚的重要原料，其纯度、气泡、粒度分布、一致性、杂质成分等会影响坩埚的耐温性及其质量，因此生产制备石英坩埚必须要求所选用的高纯石英砂符合相关标准；从石英砂的类别来看，用于制作石英坩埚的高纯石英砂所要求的纯度最高，二氧化硅纯度要求达到4N5。按石英坩埚结构划分，高纯石英砂又可分为内层砂、外层砂和中层砂，其中内层砂会直接接触硅溶液，所以其纯度要求最高，价格也相应地更高，中层砂纯度要求次于内层砂，外层砂再次之。 受矿源分布影响，高纯石英砂集中度较高。 目前来看，全球只有美国尤尼明、挪威TQC和中国石英股份三家公司能够批量大规模生产高纯石英砂，其他厂家供应量相对较低、且不稳定。造成这种“三足鼎立”格局的主要原因是上文所提到的纯度问题，符合纯度要求的高纯石英砂矿床有限，其中坐落于美国北卡罗来纳州西部米切尔县的斯普鲁斯派恩矿床较为优质，由尤尼明和TQC共同开采，而世界其他地方却难发现类似的优质矿床。中国石英股份的矿源包括巴西、非洲、印度等地，其大部分产品通常被用作石英坩埚的中外层，但在实践中，也有把石英股份产品用作内层砂的情况。 目前国内已实现中外层高纯石英砂的进口替代，内层砂提纯技术有待进一步提升。据“第十八届中国太阳级硅及光伏发电研讨会论文集”所载的《石英砂的提纯技术现状及挑战》（胡泽晨等，2022），石英砂中的杂质、气液包裹体对石英坩埚的质量影响显著，目前技术进展可以实现石英坩埚用中外层砂的国产替代，但受制于去除气液包裹体的技术水平，目前石英坩埚在内层砂的国产替代上依然任重道远。 二、行情回顾：高纯石英砂价格涨势汹涌 近期高纯石英砂价格的上涨速度超出市场预期，据中国粉体网最新报价，2023年3月8日，山东及江苏地区石英坩埚用高纯石英砂价格来到了70000元/吨，相较2022年5月涨幅约为185.71%；进口高纯石英砂价格200000元/吨，相较2022年5月涨幅约为263.64%；石英股份内层砂报价140000元/吨，外层砂报价120000元/吨，中层砂报价130000元/吨；SMM报价口径，2023年3月10日，石英坩埚中外层用砂80000元/吨，相较2023年初上涨60%。 从数据来看，进口高纯石英砂涨幅最为明显，主要原因或是进口高纯石英砂通常被用作石英坩埚内层，而内层砂纯度要求高、供给有限且主要来源于美国尤尼明和挪威TQC两家。在光伏装机量逐年提速的背景下，随之而来的内层砂需求也在不断走高，但现实是，海外两家厂商扩产意愿相对较低，供给增量有限无法覆盖下游需求增长，导致价格快速攀升。 目前石英坩埚中外层砂已经实现了国产替代，但在本轮行情中，中外层砂价格也在跟涨。我们推测，原因可能是受内层砂紧缺影响，部分用作中外层的高纯石英砂被用来充当内层砂，“替代效应”使得中外层砂价格也在上涨。 从需求来看，中国光伏行业协会名誉理事长王勃华预测，2023年全球光伏新增装机预计在280GW-330GW，光伏产业扩张对高纯石英砂的支撑较强。另一方面，光伏N型技术方向愈发明朗，N型硅片对于多晶硅原料及部分辅材的纯度要求更高，且更换石英坩埚的频率也更高，进一步增加了对高纯石英砂的需求。 三、高纯石英砂约束或将抬升产业链成本 对硅片而言，高纯石英砂短缺或将对产出及成本造成影响。从产出层面看，我们预计在高纯石英砂紧缺得到缓解之前，部分硅片生产企业可能会继续选择用中外层砂替代内层砂使用，纯度问题导致的良率下降可能在短期内继续约束硅片产出。成本方面，我们在前期报告中提到，石英坩埚在硅片的非硅成本构成中约占13%，综合计算高纯石英砂占硅片非硅成本比重为9.36% ，占比相对较低，但就目前情况来看，多晶硅料价格下跌为主、而高纯石英砂价格不断创新高，所以预计短期内高纯石英砂在硅片中的成本占比或将有所提升，而良率下降导致的二次生产也可能抬升硅片生产的绝对成本，这也在一定程度上解释了近期硅片价格上涨的原因。 硅片良率下降或将增加多晶硅消耗，同时支撑电池片价格。石英坩埚是一次性产品，直拉法单晶拉棒后无法重复利用，因此上文提到的硅片良率下降可能会变相增加多晶硅料消耗，可能对硅料下跌起到缓冲的作用。电池片方面，目前P型电池片排产稳定，N型电池片需求递增，但高纯石英砂短缺导致硅片产能释放不及预期，正在不断支撑电池片价格；另外N型硅片对高纯石英砂纯度要求更高、耗量更高，对N型电池片的价格支撑更为明显。 四、高纯石英砂=下一个多晶硅料？ 我们认为与多晶硅料相比，高纯石英砂在光伏产业链中扮演色角色存在以下区别： 首先，多晶硅料是生产单晶硅片的最主要原料，不具有可替代性。而高纯石英砂不同，在内层砂紧缺的情况下，硅片企业能够选择那些内层砂占比偏低的石英坩埚，或者坩埚企业可以考虑在内层砂中掺杂替代中外层砂。此外，人工合成高纯石英砂可能也是高纯石英砂的替代方案之一，但人工合成能否替代内层砂目前业界尚存争议，分歧点主要在成本、纯度、技术进展等方面。 其次，多晶硅占据了单晶硅片的主要成本，而高纯石英砂占比相对较低。在多晶硅价格暴涨期间，建投新能源团队曾做过测算，由硅料上涨导致的产业链成本上移已经影响到了终端光伏项目内部收益率（详见【建投新能源】组件价格涨势汹涌，光伏项目还有利可图吗？），但高纯石英砂整体而言成本占比偏低，成本变动可能很难传导至终端光伏装机。 最后，高纯石英砂矿源壁垒、技术壁垒高，新玩家难以进入。结束2022年硅料暴涨行情的直接原因是新增产能大规模投产，而高纯石英砂因纯度问题，能满足纯度要求的矿床基本被龙头所掌握，新玩家很难入局。而提纯技术上，Al、Ti以及碱金属的去杂和气液包裹体的去除仍是技术难点，行业技术壁垒较高。 所以总的来看，硅料紧缺及价格暴涨对光伏产业的约束更为显著，但随着大规模扩产，硅料问题迎刃而解；相比之下，高纯石英砂虽然对终端光伏装机影响有限，但行业壁垒较高，扩产难度较大，由此产生的“阵痛”短期看或将继续存在。 五、后市展望与结论 展望后市，预计高纯石英砂短缺的影响短期内难以消散。海外厂商扩产意愿有限，目前能看到的增量主要是石英股份三期项目的6万吨高纯石英砂，该项目于2023年1月28日开工，此前公司公告称建设周期约为三年，与此同时矿源和技术约束限制了新玩家入局，短期看供应紧缺将持续存在。 因此，我们判断短期内高纯石英砂存在进一步涨价空间，受此影响硅片价格下方空间可能十分有限，多晶硅料投放需求也可能会相应增加，同时电池片或因此具备一定价格支撑而企稳运行。从对终端的影响来看，高纯石英砂对光伏产业链的成本影响有限，可能难以对光伏装机收益产生侵蚀；另外，我们通过相关硅片企业发布的投资者调研纪要、投资者互动等公开信息渠道了解到，大部分龙头企业已经与石英坩埚或高纯石英砂企业及贸易商签订了锁价锁量的保供协议，因而我们推测目前受高纯石英砂紧缺影响较大的可能多为二线企业，龙头企业供应能力相较之下更为稳定。综上，我们维持此前报告的判断，即高纯石英砂的短缺对光伏装机扰动十分有限。 |
