高純石英價格飆升,光伏、半導體"點石成金"

機構預測，2025年高純石英砂需求量有望達2022年2.7倍，CAGR 40%。在下游光伏需求持續增長背景下，高純石英砂供需基本會一直維持偏緊的狀態。

每一輪產業興起，必定誕生出一批賽道明星。

脫穎而出的關鍵便是稀缺性。

稀缺表現在技術壁壘、資源壁壘、經營壟斷等方面。企業依靠其稀缺性，在產業鏈具備充足的話語權，往往可以左右產業發展態勢甚至于重塑競爭格局。

從制造業的經驗來看，材料和設備是最容易誕生出賽道明星的環節。

比如，硅料、鋰鹽、光伏設備。

然而，稀缺性也會隨著時間的推移而變得普通。

大規模開采、重資本投入、玩家蜂擁而至。技術壁壘被打破，產能釋放等因素使得門檻不再，意味著不再稀缺。

2022年，新能源產業依舊火熱，新能源車滲透率、光伏裝機量均創新高。

不過，產業鏈各環節產能大幅擴張，內卷加速。

硅料、鋰鹽作為光伏和新能源車的上游核心原材料，價格大幅跳水。

上海有色數據顯示，碳酸鋰最新價格37.6萬元/噸，連跌27天，較去年底高點回落40%。

硅料上演過山車行情，3月15日，硅業分會數據顯示，本周國內單晶致密料成交均價為21.5萬元/噸，自30萬元/噸的價格下跌近30%。

價格是稀缺性最直接地表現。

顯然，價格暴跌意味著鋰鹽、硅料產能將明顯過剩。

相反，某一商品價格暴漲意味著供不應求。

3月8日，上海有色網數據顯示，高純石英砂均價為7.5萬元/噸，較2月23日5萬元/噸的價格上漲2.5萬元/噸，兩周的時間漲幅達50%！

高純石英是何物？為何漲勢如此驚人？

01.高純石英，半導體和光伏的基礎材料

要回答以上問題，需要先從石英講起。

石英是地球表面分布最廣的礦物之一，主要成分是SiO2，為半透明或不透明的晶體，常含有少量雜質成分，質地堅硬。

日常所見到的沙子、水晶和石英“師出同門”，其主要成分都是SiO2。

雜質少、結晶完美的就是水晶，差的就是沙子。在不同條件下，還能形成瑪瑙、玉髓、燧石（火石）等。

石英因其結構，物理性質和化學性質十分穩定，具有耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕等特點。廣泛應用于建筑、通信、光伏、光學、航空、半導體等各行各業。

從SiO2純度以及雜質元素含量（FeK、Na、Li、Ca、Mg等），可以將石英分為普通石英和高純石英。

一般而言，SiO2含量高于99.9%，Al、Fe等雜質含量小于20ppm，K的雜質含量小于1ppm的石英砂定義為高純石英。

根據純度的不同，我們可以進一步劃分高純石英為低端（3N）、中端(4N)、高端(4N8及以上)。

不同純度的石英具體應用領域有所不同，3N以下的普通石英用來制造玻璃、耐火材料等。3N級用來制造硅酸系化工材料，4N級用作電子封裝等領域、4N8應用于光伏、通信，5N級應用于半導體、芯片。

從應用領域來看，半導體和光伏為全球高純石英砂需求最大的兩個行業，產品附加價值較高。

而半導體與新能源產業是各國核心戰略產業，高純石英作為關鍵基礎性材料，制備技術和出口受到嚴格的保護和限制。

02.高純石英，稀缺性高

高純石英的稀缺性體現在儲量、品質、提純工藝幾個方面。

（1）高純石英資源集中度極高，且部分礦床儲量有限，高純石英原料礦床極為稀缺。

目前全球高純石英原料礦床集中在美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、加拿大7個國家，共14處礦床，在產礦山僅7座。全球高純石英砂資源量在5000-6600萬噸，在產資源量在2000-2500萬噸。

美國斯普魯斯派恩(SprucePine)礦的高純石英原料資源規模最大，超過1000萬噸;資源量最小的是挪威德拉格(Drag)礦，僅有26．7萬噸。

SprucePine是全球高純石英砂兩大巨頭美國尤尼明（子公司矽比科）和挪威TQC的主要礦源。

目前全球能夠規?；慨a供應高純度石英砂企業包括美國尤尼明Unimin、挪威TQC、石英股份等。

我國硅質資源豐富，但大部分礦床被作為普通硅石礦，用于普通玻璃、石材、建筑用砂等。從嚴格意義上我國專門生產高純石英砂的礦山較少，國內半導體、光纖、光伏行業所需要的高質量的石英制品仍依賴從美國、歐洲、高價進口。

從光伏級石英砂產能來看，天風證券估算，21年龍頭尤尼明出貨約3萬噸，占據約45%的市場份額，前三家尤尼明、TQC和石英股份的總量約5.6萬噸，CR3市占率近85%。

往后看，尤尼明和TQC暫未公開披露光伏方面的擴產計劃，僅石英股份有較大增量，行業22年和23年總產能預計分別為8.8和10.8萬噸。

從環保要求、礦產資源稟賦、成本三要素來看，海外供給端提升有限。

（2）高純石英砂提純技術研發壁壘高。

高純石英砂采用高品位的石英石經過預處理（一般采用機械破碎、電動粉碎、光學分選、超聲破碎、熱沖擊破碎）、物理處理（主要包含磨礦、色選、磁選、浮選）和化學處理（主要包含酸洗、浸出和熱氯化）三個過程。

對于企業而言，由于全球石英礦雜質存在差異，需要不同提純技術來應對不同的礦源。

同時，不同礦源的顆粒度和一致性差異較大，對坩堝的質量提出一定的挑戰，需要靠后期的提純技術來改善不同礦源的顆粒度及一致性差異。

（3）石英礦資源的天生品質較為關鍵。

石英砂中的部分雜質含量或許可以通過酸洗、磁選等方式降低。但如果石英砂里面存在較多微小的晶體，則晶體之間交界處會存在不少雜質、包裹體，會增加提純的難度、成本。

另外，如果石英砂晶體里面天生存在一定的氣液包裹體，后期的提純技術較難去除這類型氣泡。

資源短缺、技術難度高、品質等因素使得高純石英稀缺性大幅提升。

03.光伏需求旺盛，供需緊張

高純石英在光伏產業中主要用來生產石英坩堝。

太陽能電池主產業鏈分為上游硅料、中游硅片、電池片、組件以及下游光伏系統、EPC、電站。

其中，硅片的制造是至關重要的一環。簡單而言，其工藝過程需要將硅料融化、生長、拉晶，切片、清洗、拋光、研磨。

石英坩堝主因熱穩定性好，對所加工的制品無污染等特性，被廣泛應用于單晶/多晶硅生產，盛裝熔融的硅液。

石英坩堝需要在1500℃以上的高溫下連續工作300~400h，高溫燒制導致耗損速度快，每生產一爐硅產品就可能會用掉一只坩堝。

石英坩堝更換周期較短，屬于消耗性生產設備，下游需求量大。

石英坩堝的生產流程是通過旋轉模具，利用離心力將石英砂制成坩堝形，然后將電極送電啟弧，同時啟動真空系統，使其快速熔化成坩堝形狀的熔融石英，經冷卻后取出。

光伏石英坩堝的尺寸需要和單晶爐尺寸配套，也與硅片尺寸大小配套。由于硅片尺寸的大型化，單晶爐和石英坩堝的尺寸也相應變大。

N型硅片對石英坩堝純度要求更高。隨著拉晶時間增加，雜質越來越多，使用壽命會較P型坩堝減少50-100小時，對應將會增加坩堝用量。

如果礦源品質和提純技術無法同時滿足要求，那么生產出來的石英砂就會導致石英坩堝壽命下降50~100h，如果發生漏硅現象則會導致整個熱場系統受損，甚至導致生產事故。

高純石英砂在石英坩堝成本中占比72%左右，高純石英坩堝占下游硅片的成本占比只有1%~2%。石英砂漲價對下游成本影響較小，下游行業對價格上漲不敏感，容忍度較高。

在優先保障生產安全質量的考量下，下游企業傾向于盡可能使用質量較優的高純石英砂。

因此，石英砂的價格彈性更高。

上海有色網數據顯示，3月8日，高純石英砂均價為7.5萬元/噸，較2月23日5萬元/噸的價格上漲2.5萬元/噸，兩周的時間漲幅達50%！

德邦證券預測，2025年高純石英砂需求量有望達2022年2.7倍，CAGR達40%。在下游光伏需求持續增長背景下，高純石英砂供需基本會一直維持偏緊的狀態，價格有望維持上漲的態勢。