物化特性優(yōu)異，各純度標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不同，價格差異大
高純石英砂物化特性優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。高純石英砂通常是指w(SiO2 )>99.9%的石英粉體，一般由高品位的天然石英礦物經(jīng)過提純技術(shù)生產(chǎn)。高純石英砂獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和晶格變化規(guī)律，使其具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕等特點(diǎn)。
低、中端高純石英砂已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，高端以海外進(jìn)口為主。國內(nèi)學(xué)術(shù)界當(dāng)前將高純石英砂定義為：SiO2含量＞99.9%，F(xiàn)e2O3 含量＜10ppm，Al2O3含量＜25ppm的石英產(chǎn)品。按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可細(xì)分為低端（3N）、中端（4N） 、高端（4N8）產(chǎn)品，低、中 端產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，而高端產(chǎn)品則主要從海外進(jìn)口。
高純石英砂純度高，雜質(zhì)含量低于20ppm
高純石英砂純度高，雜質(zhì)含量低于20ppm。高純石英砂中的高端產(chǎn)品是以尤尼明（北美）公司的IOTA-STD為標(biāo)準(zhǔn)， 十二種元素雜質(zhì)的含量小于20ppm，其中堿金屬（K，Na，Li）分別小于1ppm的高技術(shù)產(chǎn)品。尤尼明公司生產(chǎn)的高純 石英砂系列產(chǎn)品占據(jù)全世界大部分市場，其石英產(chǎn)品純度被稱為“高純石英砂世界標(biāo)準(zhǔn)純度”。
單晶坩堝用高純石英砂標(biāo)準(zhǔn)較光伏玻璃石英砂更嚴(yán)苛
坩堝生產(chǎn)環(huán)節(jié)用高純石英砂標(biāo)準(zhǔn)較光伏玻璃石英砂更嚴(yán)苛。光伏坩堝用石英砂純度需達(dá)到99.998%，光伏生產(chǎn)環(huán)節(jié)用 （如清洗環(huán)節(jié)）石英制品純度要求為99.99%以上，均高于光伏玻璃石英砂98.55%的純度要求，且對雜質(zhì)含量要求標(biāo)準(zhǔn)也 遠(yuǎn)高于光伏玻璃。
坩堝環(huán)節(jié)為保證坩堝熔制效果，嚴(yán)格控制各金屬雜質(zhì)含量。若高純石英砂純度不足：1）熔制過程造成坩堝本身形變，導(dǎo) 致坩堝使用壽命降低；2）影響拉制單晶硅的純度，從而導(dǎo)致硅棒良品率的降低。
2 “原礦”資源屬性+“提純”工藝筑行業(yè)壁壘
可用于高純石英砂生產(chǎn)的礦品類有限
高純石英砂礦源以花崗巖石英、脈石英為主。天然水晶純度較高、包裹體少，曾是高純石英原料，現(xiàn)在主要用作水晶 工藝原料；天然水晶儲量少且分布不均勻，我國高品位水晶較少。目前花崗巖石英和脈石英為生產(chǎn)高純石英砂主要原料，其中花崗巖石英礦床規(guī)模大，石英純度高，但石英含量較低，偉晶巖含有大約40%的更長石、25%石英、20%微 斜長石（一般為條紋長石）和15%的白云母；脈石英礦床分布廣泛，但規(guī)模相對較小。
全球高純石英礦儲量、品質(zhì)分布不均
全球高純石英原料礦床分布于美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、加拿大、印度、巴西等9個國家。
美國斯普魯斯派恩礦擁有獨(dú)特的白崗巖型高純石英原料礦，曾提供全球90%的高純石英砂，尤尼明公司也壟斷了IOTA超純 石英的生產(chǎn)和銷售，其他國家難以發(fā)現(xiàn)類似的礦床。但近年來各國加大勘查找礦力度，已發(fā)現(xiàn)10多處可用作高純石英原 料的礦床，生產(chǎn)低-中檔高純石英砂，逐漸打破斯普魯斯派恩礦在高純石英砂產(chǎn)業(yè)的壟斷格局。
原礦優(yōu)劣與純度、包裹體特征、元素存在形式有關(guān)
原礦要求高：質(zhì)量優(yōu)劣與雜質(zhì)元素含量高低不是簡單的對應(yīng)關(guān)系，而與原料包裹體特征、元素的賦存狀態(tài)和存在形式 有關(guān)。
高純石英砂生產(chǎn)方式主要采用礦物提純法
高純石英砂提純法主要工藝流程為：原礦硅石經(jīng)洗礦機(jī)洗去泥 沙 ， 破 碎 機(jī) 粗 破 后 ， 將 合 格 石 英 料 投 入 焙 燒 爐 中 ， 在 850℃~980℃溫度下焙燒6個小時，焙燒后將石英料拖入清水中 進(jìn)行水淬，再經(jīng)人工揀選出去除雜質(zhì)后送入破碎機(jī)進(jìn)行破碎并 過篩，再將通過篩網(wǎng)的石英砂送入磁選機(jī)，磁選后石英砂投入 到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周，再經(jīng)浮選、脫水、烘 焙、冷卻、包裝，制得高純石英砂。
化學(xué)合成法：包含氣相合成法、液相合成法、氟硅酸法等
化學(xué)合成法技術(shù)路線包含氣相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。合成石英具有純度更高（6N）、光學(xué)性能更優(yōu)等特 性，正逐步成為 7 納米以下的半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)中的替代材料。
氣相法：以SiCl4等為原料，在氫-氧氣流高溫下（1200-1600℃）水解制得煙霧狀的SiO2，經(jīng)冷卻、分離、脫酸等過程 后即得到成品的SiO2顆粒。通過控制溫度、分兩步的氣相水解方法制備合成SiO2粉，但其技術(shù)工藝較復(fù)雜，效率低， 技術(shù)還不成熟，目前也僅適于實(shí)驗(yàn)室的研制，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)困難。（報(bào)告來源：未來智庫）
提純檢測：國外領(lǐng)先，國內(nèi)企業(yè)追趕
海外巨頭擁有更完整的研發(fā)、檢測體系，在產(chǎn)品穩(wěn)定批量供應(yīng)方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢。
檢測技術(shù)：試劑純度、加工環(huán)節(jié)的材料、生產(chǎn)環(huán)境對產(chǎn)品品質(zhì)有影響，每個環(huán)節(jié)的在線檢測可以有效把控產(chǎn)品品質(zhì)。對于IOTA標(biāo)準(zhǔn)的高純石英，化學(xué)分析法和X射線熒光光譜法（XRF）檢測難以滿足其質(zhì)量檢測要求。目前ICP-OES 已經(jīng)成為檢測高純物料微量化學(xué)成分的有效方法。
3 供需有望保持緊平衡，價格仍有提升空間
石英坩堝是拉制單晶硅的耗材
石英坩堝：是光伏單晶爐的關(guān)鍵部件，是拉制大直徑單晶硅的消耗性器皿，主要用于盛裝熔融硅并制成后續(xù)工序所需晶 棒。1978-1988年，我國的電弧法石英坩堝、高純涂層坩堝同激光用石英玻璃、高純耐高溫石英玻璃管等石英制品已完成 研制并實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)。1989-2000年，此階段主要是在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)吸收消化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)國有化。2000年以后， 隨著技術(shù)進(jìn)步，坩堝尺寸從12英寸一直發(fā)展到32英寸，少數(shù)企業(yè)已達(dá)到40英寸。
石英坩堝分為內(nèi)中外三層，中內(nèi)層占比約30%-40%
坩堝結(jié)構(gòu)：石英坩堝分為外層（不透明層）、中內(nèi)層（真空透明層）。外層（不透明層）內(nèi)部含有大量氣泡，受熱均 勻，保溫效果好；中內(nèi)層（透明層）均勻致密、表面光滑，可以增強(qiáng)坩堝的強(qiáng)度（抗變形），降低內(nèi)表面的溫度（防 失透）。根據(jù)每家坩堝廠商配方差異，中內(nèi)層砂占比30%-40%不等。
石英坩堝中內(nèi)層對高純石英砂高純、低鋁、低堿、抗析晶的要求更高
石英坩堝中內(nèi)層對高純石英砂高純、低鋁、低堿、抗析晶的要求更高。坩堝最內(nèi)表層是指透明層中最靠近內(nèi)表面1- 2mm的部分。坩堝對硅液起作用的機(jī)理是，由于與硅液接觸的內(nèi)表面不斷向硅液中熔解，并且伴隨著透明層中的微氣 泡不斷的長大，靠近最內(nèi)表面的氣泡破裂，伴隨著硅液釋放石英微顆粒以及微氣泡。而這些雜質(zhì)會以微顆粒以及微氣 泡的形式伴隨著硅液流遍整個硅熔體，直接影響到硅的成晶（整棒率、成晶率、加熱時間、直接加工成本等）以及單 晶硅的質(zhì)量（穿孔片、黑芯片等）。
石英坩堝尺寸大型化，壽命不斷提升
石英坩堝尺寸大型化：根據(jù)歐晶科技招股說明書，單只28英寸單晶坩堝重量超40kg。硅片大型化趨勢下，石英坩堝尺 寸不斷增大，重量也相應(yīng)增加。同時考慮到在相同尺寸下，坩堝厚度、高度等也有差異，我們預(yù)計(jì)32英寸坩堝重量約 70-80kg，36英寸坩堝重量約90-100kg。
全球裝機(jī)量提升+N型占比提升驅(qū)動需求快速增長
N型硅片占比提升：N型單晶電池效率更高，預(yù)計(jì)2030年占比有望提升至50%。而N型硅片對于多晶硅原料以及部分輔材 的純度要求更高，N 型硅片更換石英坩堝頻率更高，進(jìn)而對高純石英砂的需求量更高。因此，除了光伏下游總量的提升， 結(jié)構(gòu)升級望貢獻(xiàn)高純石英砂行業(yè)增量。
測算22-24年全球高純石英砂需求為6.2、8.2、9.9萬噸
預(yù)計(jì)22-24年全球高純石英砂需求為6.2、8.2、9.9萬噸。我們預(yù)計(jì)22-24年全球光伏裝機(jī)容量240、300、375GW；坩堝 使用壽命為380、400、400小時；大型化趨勢下單個坩堝平均重量為80、90、90kg；高純石英砂制造單晶坩堝損耗系數(shù) 0.8；中內(nèi)層砂需求占比40%，外層砂需求占比60%。
22-24年行業(yè)供需保持緊平衡，價格有望繼續(xù)提升
22-24年高純石英砂供需有望保持緊平衡。預(yù)計(jì)22-24年高純石英砂需求約6.2、8.2、9.9萬噸，供給約6.0、8.2、9.8萬噸， 供需缺口為-0.2、-0.1、-0.1萬噸。
石英股份產(chǎn)品價格有望繼續(xù)提升。一方面，行業(yè)供需緊平衡下，行業(yè)整體均價有所抬升；另一方面，石英股份中內(nèi)層砂 占比有望逐步提升，而中內(nèi)層砂均價更高，有望帶動整體均價提升。
4 “兩家海外+國內(nèi)一大”格局，石英股份國產(chǎn)化率提速
“兩家海外+國內(nèi)一大”格局
目前全球僅尤尼明、TQC、石英股份三家企業(yè)具備量產(chǎn)高純石英砂的能力，國內(nèi)其他有江蘇陽山、東海幾家小工廠、 遼寧錦州幾家小廠、凱盛石英太湖公司等，但無法穩(wěn)定批量供應(yīng)。
高純石英砂國產(chǎn)化進(jìn)程加快
國產(chǎn)石英砂市占率有望持續(xù)提升。石英股份加快產(chǎn)能擴(kuò)張，2萬噸高純砂項(xiàng)目在22年3月投產(chǎn)（預(yù)計(jì)22年5-6月達(dá)到滿產(chǎn)狀 態(tài)）；此外收購的強(qiáng)邦股份有望貢獻(xiàn)6000噸增量；我們預(yù)計(jì)新建1.5萬噸項(xiàng)目有望于23H1投產(chǎn)。我們預(yù)計(jì)22-24年海外合計(jì) 擴(kuò)產(chǎn)有限，一方面受疫情影響，海外產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)度放緩；另一方面，尤尼明/挪威TQC開采的石英礦來自偉晶巖礦床，而 偉晶巖二氧化硅含量約25%，在開采石英礦時會伴隨產(chǎn)生大量其他副產(chǎn)品礦石。其他副產(chǎn)品礦石的大量累積，會導(dǎo)致石英 礦開采經(jīng)濟(jì)性下降。
外層砂已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，中內(nèi)層砂產(chǎn)品和客戶認(rèn)可度提升
外層砂已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，中內(nèi)層砂產(chǎn)品和客戶認(rèn)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(yù)計(jì)石英股份在中內(nèi)層砂質(zhì)量以及客戶認(rèn)可度上均有提升，并有望逐步提高中內(nèi)層砂的滲透率。我們預(yù)計(jì)21年石英股 份外層砂份額約50%，中內(nèi)層砂份額約8%。
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