高纯石英价格飙升光伏、半导体“点石成金”

  导语：机构预测，2025年高纯石英砂需求量有望达2022年2.7倍，CAGR 40%。在下游光伏需求持续增长背景下，高纯石英砂供需基本会一直维持偏紧的状态。

  稀缺表现在技术壁垒、资源壁垒、经营垄断等方面。企业依靠其稀缺性，在产业链具备充足的话语权，往往可以左右产业高质量发展态势甚至于重塑竞争格局。

  大规模开采、重资本投入、玩家蜂拥而至。技术壁垒被打破，产能释放等因素使得门槛不再，意味着不再稀缺。

  上海有色多个方面数据显示，碳酸锂最新价格37.6万元/吨，连跌27天，较去年底高点回落40%。

  硅料上演过山车行情，3月15日，硅业分会多个方面数据显示，本周国内单晶致密料成交均价为21.5万元/吨，自30万元/吨的价格下降近30%。

  3月8日，上海有色网多个方面数据显示，高纯石英砂均价为7.5万元/吨，较2月23日5万元/吨的价格持续上涨2.5万元/吨，两周的时间涨幅达50%！

  石英是地球表面分布最广的矿物之一，主要成分是SiO2，为半透明或不透明的晶体，常含有少量杂质成分，质地坚硬。

  杂质少、结晶完美的就是水晶，差的就是沙子。在不同条件下，还能形成玛瑙、玉髓、燧石（火石）等。

  石英因其结构，物理性质和化学性质十分稳定，具有耐高温、热线胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等特点。大范围的应用于建筑、通信、光伏、光学、航空、半导体等各行各业。

  从SiO2纯度以及杂质元素含量（FeK、Na、Li、Ca、Mg等），可以将石英分为普通石英和高纯石英。

  一般而言，SiO2含量高于99.9%，Al、Fe等杂质含量小于20ppm，K的杂质含量小于1ppm的石英砂定义为高纯石英。

  根据纯度的不同，我们大家可以进一步划分高纯石英为低端（3N）、中端(4N)、高端(4N8及以上)。

  不同纯度的石英具体应用领域不一样，3N以下的普通石英用来制造玻璃、耐火材料等。3N级用来制造硅酸系化工材料，4N级用作电子封装等领域、4N8应用于光伏、通信，5N级应用于半导体、芯片。

  从应用领域来看，半导体和光伏为全球高纯石英砂需求最大的两个行业，产品附加价值较高。

  而半导体与新能源产业是各国核心战略产业，高纯石英作为关键基础性材料，制备技术和出口受到严格的保护和限制。

  （1）高纯石英资源集中度极高，且部分矿床储量有限，高纯石英原料矿床极为稀缺。

  目前全球高纯石英原料矿床集中在美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中国、加拿大7个国家，共14处矿床，在产矿山仅7座。全球高纯石英砂资源量在5000-6600万吨，在产资源量在2000-2500万吨。

  美国斯普鲁斯派恩(SprucePine)矿的高纯石英原料资源顶级规模，超过1000万吨;资源量最小的是挪威德拉格(Drag)矿，仅有26．7万吨。

  SprucePine是全球高纯石英砂两大巨头美国尤尼明（子公司矽比科）和挪威TQC的主要矿源。

  目前全球能够规模化量产供应高纯度石英砂企业包括美国尤尼明Unimin、挪威TQC、石英股份等。

  我国硅质资源丰富，但大部分矿床被作为普通硅石矿，用于普通玻璃、石材、建筑用砂等。从严格意义上我国专门生产高纯石英砂的矿山较少，国内半导体、光纤、光伏行业所需要的高质量的石英制品仍依赖从美国、欧洲、高价进口。

  从光伏级石英砂产能来看，天风证券估算，21年龙头尤尼明出货约3万吨，占据约45%的市场占有率，前三家尤尼明、TQC和石英股份的总量约5.6万吨，CR3市占率近85%。

  往后看，尤尼明和TQC暂未公开披露光伏方面的扩产计划，仅石英股份有较大增量，行业22年和23年总产能预计分别为8.8和10.8万吨。

  高纯石英砂采用高品位的石英石经过预处理（一般都会采用机械破碎、电动粉碎、光学分选、超声破碎、热冲击破碎）、物理处理（主要包含磨矿、色选、磁选、浮选）和化学处理（主要包含酸洗、浸出和热氯化）三个过程。

  对于企业而言，由于全球石英矿杂质存在一定的差异，需要不同提纯技术来应对不同的矿源。

  同时，不同矿源的颗粒度和一致性差异较大，对坩埚的质量提出一定的挑战，需要靠后期的提纯技术来改善不同矿源的颗粒度及一致性差异。

  石英砂中的部分杂质含量或许能够最终靠酸洗、磁选等方式降低。但如果石英砂里面存在较多微小的晶体，则晶体之间交界处会存在不少杂质、包裹体，会增加提纯的难度、成本。

  另外，如果石英砂晶体里面天生存在一定的气液包裹体，后期的提纯技术较难去除这类型气泡。

  太阳能电池主产业链分为上游硅料、中游硅片、电池片、组件以及下游光伏系统、EPC、电站。

  其中，硅片的制造是至关重要的一环。简单而言，其工艺过程需要将硅料融化、生长、拉晶，切片、清洗、抛光、研磨。

  石英坩埚主因热稳定性好，对所加工的制品无污染等特性，被大范围的应用于单晶/多晶硅生产，盛装熔融的硅液。

  石英坩埚需要在1500℃以上的高温下持续工作300~400h，高温烧制导致耗损速度快，每生产一炉硅产品就可能会用掉一只坩埚。

  石英坩埚的生产流程是通过旋转模具，利用离心力将石英砂制成坩埚形，然后将电极送电启弧，同时启动真空系统，使其快速熔化成坩埚形状的熔融石英，经冷却后取出。

  光伏石英坩埚的尺寸需要和单晶炉尺寸配套，也与硅片尺寸大小配套。由于硅片尺寸的大型化，单晶炉和石英坩埚的尺寸也相应变大。

  N型硅片对石英坩埚纯度要求更高。随着拉晶时间增加，杂质慢慢的变多，常规使用的寿命会较P型坩埚减少50-100小时，对应将会增加坩埚用量。

  如果矿源品质和提纯技术没办法同时满足规定的要求，那么产出的石英砂就会导致石英坩埚寿命下降50~100h，如果发生漏硅现象则会导致整个热场系统受损，甚至导致生产事故。

  高纯石英砂在石英坩埚成本中占比72%左右，高纯石英坩埚占下游硅片的成本占比只有1%~2%。石英砂涨价对下游成本影响较小，下业对价格持续上涨不敏感，容忍度较高。

  在优先保障生产安全质量的考量下，下游企业倾向于尽可能使用质量较优的高纯石英砂。

  上海有色网数据显示，3月8日，高纯石英砂均价为7.5万元/吨，较2月23日5万元/吨的价格持续上涨2.5万元/吨，两周的时间涨幅达50%！

  德邦证券预测，2025年高纯石英砂需求量有望达2022年2.7倍，CAGR达40%。在下游光伏需求持续增长背景下，高纯石英砂供需基本会一直维持偏紧的状态，价格有望维持上涨的态势。