光伏燈銷(xiāo)售價(jià)格（高純石英砂行業(yè)深度報(bào)告）

（報(bào)告出品方/作者：中銀證券，李可倫、陳浩武）高純石英砂：工業(yè)重要原料，礦源決定產(chǎn)品純度高純石英砂，高端制造業(yè)的關(guān)鍵材料高純石英砂是光伏、半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)鍵性原輔材料：高純石英砂是指由天然石英礦物經(jīng)過(guò)一系列物理和化學(xué)提純技術(shù)生產(chǎn)的具有某種粒度規(guī)

（報(bào)告出品方/作者：中銀證券，李可倫、陳浩武）

高純石英砂：工業(yè)重要原料，礦源決定產(chǎn)品純度

高純石英砂，高端制造業(yè)的關(guān)鍵材料

高純石英砂是光伏、半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)鍵性原輔材料：高純石英砂是指由天然石英礦物經(jīng)過(guò)一系列物理 和化學(xué)提純技術(shù)生產(chǎn)的具有某種粒度規(guī)格的高純非金屬礦物原料，是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn) 定的硅酸鹽礦物。高純石英砂純度高、品質(zhì)好，生產(chǎn)的石英制品具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹性、 高度絕緣性和透光性等優(yōu)異的物理化學(xué)屬性，被廣泛用于光伏、電子、高端電光源、薄膜材料、國(guó) 防科技等領(lǐng)域，是高端制造行業(yè)不可替代的原輔材料。

高純石英砂國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)以尤尼明 IOTA-CG 為準(zhǔn)：國(guó)際公認(rèn)的高純石英砂是以美國(guó)尤尼明公司（現(xiàn) 矽比科）IOTA-CG 為標(biāo)準(zhǔn)，十二種元素雜質(zhì)（Al,K,Na,Li,Ca,Mg,Fe,Mn,Cu,Cr,Ni,B）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。

目前，高純石英砂主要來(lái)源于石英礦物：高純石英最初是從一、二級(jí)天然水晶中深度提純得到的， 天然水晶制備高純石英砂工藝較為簡(jiǎn)單，水晶原礦經(jīng)過(guò)粉碎、磁選、浮選、酸浸、干燥、焙燒后得 到成品石英砂，但目前水晶資源逐漸匱乏，成本較高，且生產(chǎn)過(guò)程中雜質(zhì)含量高、能耗高、產(chǎn)品質(zhì) 量穩(wěn)定性差。自上世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，美國(guó)等國(guó)家開(kāi)始探索用普通石英代替水晶制備高純石英砂，從 天然巖石礦物提取高純石英砂原料是目前世界上生產(chǎn)天然高純石英砂的最先進(jìn)技術(shù)，對(duì)礦石的品質(zhì) 要求高，提純技術(shù)復(fù)雜，目前全球只有美國(guó)尤尼明、挪威 TQC 和石英股份等極少數(shù)公司具備規(guī)模化 量產(chǎn)高純石英砂的能力。目前，石英礦物逐漸替代水晶成為高純石英砂的主要原料。

礦源質(zhì)量決定高純石英砂產(chǎn)品純度

高純石英砂純度取決于石英原料質(zhì)量：高純石英砂純度與原料中雜質(zhì)元素含量高低并不是簡(jiǎn)單的對(duì) 應(yīng)關(guān)系，而是與原料工藝礦物學(xué)特征所決定的雜質(zhì)可選性密切相關(guān)。不同類(lèi)型石英礦的礦物學(xué)特征 存在明顯差異，石英礦的礦物學(xué)特征主要有四類(lèi)： 1）化學(xué)成分與雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)：化學(xué)成分只反應(yīng)了石英所含元素的種類(lèi)和含量，但難以對(duì)石英原 料是否具備加工為高純石英的潛力做出正確判斷。石英原料具有雜質(zhì)元素種類(lèi)多、含量高、賦存狀 態(tài)多樣化等特點(diǎn)。

2） 礦物組成與嵌布特征：共伴生獨(dú)立脈石礦物（如云母、長(zhǎng)石、赤鐵礦、電氣石、綠泥石和黏土 礦物等）是石英中雜質(zhì)元素的主要載體礦物，且在地質(zhì)成礦過(guò)程中佷容易成為石英中的礦物包裹體， 是制約最終石英產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。石英與脈石礦物嵌布特征直接影響石英單體解離度，進(jìn) 而影響選礦提純效果。石英受成巖作用和變質(zhì)作用改造強(qiáng)度越大，石英與脈石礦物的嵌布差異越明 顯，嵌布特征也逐漸由毗鄰型轉(zhuǎn)變?yōu)榭p狀、甚至包裹型，在粉碎過(guò)程中單體解離難度依次增加，被 加工為高純石英的可能性也逐漸降低。

3） 流體包裹體：礦物或巖石中廣泛存在流體包裹體，每立方厘米中含有流體包裹體數(shù)量大約為 102 -109 個(gè)，直徑一般小于 50μm。流體包裹體在形成過(guò)程中所捕獲的流體屬過(guò)飽和溶液，當(dāng)溫度降低時(shí) 會(huì)從溶液中結(jié)晶形成包括石鹽、鉀鹽以及一些硅酸鹽礦物的子礦物，因此流體包裹體中含有堿金屬 K、Na、Li 離子和堿土金屬 Ca、Mg 離子。石英制品在高溫下具有變成二氧化硅的晶體（方石英）的 趨向，通常稱(chēng)為析晶。析晶會(huì)影響石英制品的產(chǎn)品性能，而堿金屬雜質(zhì)會(huì)誘發(fā)析晶現(xiàn)象。相比于雜 質(zhì)元素，流體包裹體除去難度更大，是影響最終石英產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性因素之一。因此，選擇流體 包裹體含量極少或無(wú)流體包裹體的石英作為高純石英原料是加工高純石英的關(guān)鍵之一。

4）晶格雜質(zhì)：石英晶體在形成過(guò)程中，一些元素會(huì)替代硅元素進(jìn)入石英晶體中，形成了石英的結(jié)構(gòu) 性雜質(zhì)。這些雜質(zhì)含量很低，但從石英中分離難度較大，是制約高純石英質(zhì)量關(guān)鍵性因素之一。在 石英結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)中，Al 雜質(zhì)元素含量一般最高。由于 Al 是以 Al3 +替代 Si4+的形式存在，引起了石英晶 格內(nèi)部電荷不平衡，當(dāng)石英中存在大量 Al 雜質(zhì)時(shí)，Li、K、Na 等雜質(zhì)元素的含量會(huì)增加。在現(xiàn)有加工 技術(shù)下，石英原料中晶格雜質(zhì)幾乎不能被除去。以晶格雜質(zhì)形式存在的 Al 元素含量雖然極低但除去 難度極大，是制約高純石英最終質(zhì)量的關(guān)鍵之一。

實(shí)踐證明，依目前的加工技術(shù)水平，并不是所有的脈石英和花崗巖石英都能夠加工高純石英，能夠 加工高端產(chǎn)品的只是極少數(shù)，甚至是極個(gè)別。 礦源質(zhì)量差異對(duì)國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商提出較高的技術(shù)要求：天然石英礦石因形成的地質(zhì)條件不同，直接影響了 生產(chǎn)提純后的高純石英砂的質(zhì)量，全球不同產(chǎn)地的天然石英礦的雜質(zhì)含量、雜質(zhì)分布、化學(xué)元素等 指標(biāo)各不相同。美國(guó)尤尼明生產(chǎn)的高純石英砂利用的石英礦石是全球稀有的白崗巖礦石，經(jīng)巖漿作 用形成的火成巖，具有礦體規(guī)模大、石英中流體雜質(zhì)少、礦石品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。而國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商使用的 脈石英多形成于巖漿熱液條件，雖然石英含量高，但具有石英中流體雜質(zhì)多、礦體規(guī)模小、礦石品 質(zhì)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。因此，對(duì)國(guó)內(nèi)礦石的提純技術(shù)和工藝較國(guó)際更為復(fù)雜。

檢測(cè)與提純技術(shù)是制備高純石英砂的核心技術(shù)

檢測(cè)技術(shù)是制備高純石英砂的基礎(chǔ)和前提：高純石英砂對(duì) SiO2純度要求極高，純度依賴(lài)于礦源本身 的質(zhì)量特性，因此選礦技術(shù)是制備高純石英砂的前提技術(shù)。由于化學(xué)分析法和 X 射線(xiàn)縈光光譜法 （XRF）自身特點(diǎn)的限制，難以滿(mǎn)足高純石英質(zhì)量的檢測(cè)要求。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 （ICP-OES）利用光照射到某個(gè)檢測(cè)單元后，產(chǎn)生一定量的電荷，并且儲(chǔ)存在檢測(cè)單元內(nèi)，然后采用 電荷轉(zhuǎn)移的方式將其讀出的原理，對(duì)金屬元素具有良好的檢出限，并具有檢測(cè)時(shí)間短、靈敏度高、 精確度好等優(yōu)點(diǎn)，使之成為一種高純物料微量化學(xué)成分檢測(cè)的常用方法。但由于技術(shù)保密等因素， 高純石英質(zhì)量的 ICP 檢測(cè)分析方法未得到普及。目前，與國(guó)際先進(jìn)水平（美國(guó)尤尼明）相比，我國(guó) 高純石英質(zhì)量的 ICP 檢測(cè)效果存在明顯差距。

石英礦物深度提純技術(shù)是制備高純石英砂的主流技術(shù)：高純石英的制備方法主要有三大類(lèi)，分別為 天然水晶粉磨加工、石英礦物深度提純及用含硅化合物化學(xué)合成。由于天然水晶資源逐漸枯竭，而 化學(xué)合成法技術(shù)較復(fù)雜、成本較高，難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，因此，石英礦物深度提純技術(shù)是制備高 純石英砂的主流技術(shù)。 高純石英礦物深度提純技術(shù)包括分離雜質(zhì)和去除包裹體兩個(gè)核心環(huán)節(jié)：高純石英砂提純工藝包括分 離雜質(zhì)和去除包裹體兩個(gè)環(huán)節(jié)，其原理為粉碎分級(jí)使石英礦物與脈石礦物單體解離并得到相應(yīng)粒級(jí) 的石英顆粒，之后再根據(jù)石英中雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)選擇有針對(duì)性的加工技術(shù)使獨(dú)立礦物雜質(zhì)、包裹 體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)與石英有效分離。主要工藝環(huán)節(jié)包括：粉碎（粗碎、細(xì)碎和磨礦）、分選（粒度 分選、浮選、磁選）和化學(xué)浸濾。

1）粉碎—分級(jí)預(yù)處理：預(yù)處理階段目的是初步篩選雜質(zhì)或?qū)⑹⒃掀扑榈接欣陔s質(zhì)釋放與后續(xù) 處理的所需的粒度，一般采用機(jī)械破碎、電動(dòng)粉碎、光學(xué)分選、超聲破碎、熱沖擊破碎等處理方式。

石英粉碎處理需要考慮到有效單體的解離效果和粉碎過(guò)程中二次污染兩個(gè)方面因素：石英解離過(guò)程 中為了避免鐵雜質(zhì)的二次污染影響和提高解離效果，可采取熱力粉碎、高壓脈沖粉碎、超聲破碎手 段。但這些方法缺點(diǎn)是能耗大、成本高，而傳統(tǒng)機(jī)械法相較于上述方法具有低成本和較高的二次污 染特點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)械法是使用顎式破碎機(jī)或錐形破碎機(jī)將礦物粉碎到所需的粒度，顆粒形態(tài)為不規(guī)則 棱角狀。相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械法，脈沖放電破碎巖石具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，主要分為液電效應(yīng)破碎和電破 碎兩種形式，高壓放電產(chǎn)生的沖擊波，使巖石沿晶界斷裂并有選擇性地指向礦物包裹體，有利于雜 質(zhì)的釋放和后續(xù)的處理，還可最大程度地保留礦物的粒度和形貌特征；脈沖放電破碎通常在水介質(zhì) 中進(jìn)行，具有無(wú)塵環(huán)保的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)破碎相比，電動(dòng)破碎在處理雜質(zhì)方面更有效，而且不會(huì)引入 大量的鐵污染。

2）共伴生獨(dú)立礦物分選：分選石英中礦物雜質(zhì)最常用方法是磁選和浮選。多段強(qiáng)磁選不僅可以從石 英中分選出已單體解離的強(qiáng)磁性和弱磁性礦物雜質(zhì)，而且對(duì)石英中磁性礦物包裹體和連生體也有一 定分選效果。云母、長(zhǎng)石等硅酸鹽礦物是石英中鋁雜質(zhì)的主要來(lái)源之一，由于其與石英物理、化學(xué) 性質(zhì)類(lèi)似，常采用浮選法進(jìn)行分離。為了有效降低石英中鋁雜質(zhì)含量，需要進(jìn)行多次精選。通過(guò)預(yù) 處理和物理分選后，石英中絕大部分獨(dú)立礦物雜質(zhì)已被分離，SiO2 含量一般可以達(dá)到 99.9%左右，但 并未達(dá)到高純石英的技術(shù)要求，主要因?yàn)轭A(yù)處理和物理分選只對(duì)石英和獨(dú)立礦物雜質(zhì)分離具有顯著 效果，對(duì)降低石英中包裹體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)幾乎沒(méi)有作用。

3）包裹體雜質(zhì)與石英分離：與物理選礦相比，化學(xué)處理去除雜質(zhì)的效率更高，酸可在微裂縫和晶界 內(nèi)深度滲透的優(yōu)勢(shì)可更好地處理包裹體和晶格類(lèi)型的雜質(zhì)。酸洗、浸出和熱氯化是三種主要的化學(xué) 處理工藝。酸洗和浸出對(duì)包裹體雜質(zhì)處理效果較好，而熱氯化可以清除較難處理的晶格雜質(zhì)。酸洗 是使用鹽酸或硫酸等溶解力較低的酸，而浸出則使用高溫的氫氟酸，以最有效地去除表面游離雜質(zhì) 和富集在微裂紋和沿位錯(cuò)的雜質(zhì)。

①礦物包裹體混合酸溶解：礦物包裹體混合酸溶解利用石英只能溶解在氫氟酸中，而其他礦物包裹 體雜質(zhì)能被酸溶解的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)石英與雜質(zhì)的分離，常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸等。天 然石英礦物中雜質(zhì)種類(lèi)多且存在形式復(fù)雜，使用混合酸溶解石英中礦物包裹體雜質(zhì)對(duì)石英砂提純效 果最佳。混合酸溶解礦物雜質(zhì)被認(rèn)為是高純石英加工過(guò)程中最重要環(huán)節(jié)之一，在礦物雜質(zhì)被溶解的 同時(shí)也可能脫除石英中的晶格雜質(zhì)。但混合酸溶解礦物雜質(zhì)反應(yīng)程度低、過(guò)程緩慢，不僅消耗了大 量時(shí)間和酸溶液，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

②流體包裹體高溫爆裂：石英在高溫焙燒過(guò)程中，隨著溫度升高當(dāng)流體包裹體內(nèi)部壓力大于石英對(duì) 包裹體束縛壓力時(shí)，流體包裹體發(fā)生突然爆裂內(nèi)部雜質(zhì)得以釋放，再經(jīng)后續(xù)酸清洗可以溶解流體包 裹體內(nèi)部雜質(zhì)。

③氯化脫氣：氯化脫氣是將石英加熱到 1000-1500℃并通入 Cl2、HCl 或混合氣體的高溫處理方法，不 僅可以使金屬雜質(zhì)元素在高溫下生成氣態(tài)氯化鹽揮發(fā)出來(lái)，更對(duì)石英中的流體包裹體有一定的脫除 效果。其原理為：高濃氯氣作用下，石英顆粒表面與內(nèi)部會(huì)存在促使流體包裹體向外擴(kuò)散的化學(xué)位 梯度，進(jìn)而脫除了石英中的氣液包裹體和羥基。

4）晶格雜質(zhì)脫除：氯化脫氣除了有助于脫除流體包裹體外，也有助于脫除晶格雜質(zhì)。其原理為：1500℃ 高溫時(shí)，石英向方石英相轉(zhuǎn)化，會(huì)發(fā)生鍵的斷裂和重組，石英晶格發(fā)生膨脹，有利于金屬雜質(zhì)元素 向石英表面遷移擴(kuò)散。相比于真空氣氛焙燒，氮?dú)鈿夥毡簾龝r(shí)石英向方石英轉(zhuǎn)化率更大，石英晶格 雜質(zhì)元素遷移擴(kuò)散效率可能更高。石英中的雜質(zhì)組分與氯化劑作用轉(zhuǎn)變?yōu)槁然锒鴵]發(fā)出來(lái)，石英 在高溫氯化焙燒過(guò)程中存在晶型轉(zhuǎn)變，使得石英晶格中的金屬離子可能會(huì)遷移擴(kuò)散到石英表面，與 HCl、NH4Cl 和 Cl2等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成易揮發(fā)組分而實(shí)現(xiàn)與石英的分離，同時(shí)也阻止了雜質(zhì)元素在冷 卻過(guò)程再遷移擴(kuò)散至石英晶格中。

化學(xué)合成高純石英：高純石英砂潛在量產(chǎn)新技術(shù)

合成石英砂嶄露頭角：隨著全球范圍內(nèi)天然水晶和高品質(zhì)石英礦脈的逐漸枯竭，化學(xué)合成生產(chǎn)高純 石英得到重視。此外，合成石英材料因?yàn)槠浼兌雀摺⒐鈱W(xué)性能更良等特性，除了在高端光學(xué)領(lǐng)域 得到廣泛應(yīng)用以外，也符合半導(dǎo)體制程對(duì)石英制品高純、無(wú)污染、耐高溫的要求，尤其是隨著半導(dǎo) 體芯片線(xiàn)寬越來(lái)越窄，普通的天然石英材料已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足高端生產(chǎn)工藝的要求，合成石英成為 10nm 制程以下的半導(dǎo)體芯片刻蝕環(huán)節(jié)中的重要部件。光掩模版需求旺盛，也帶動(dòng)合成石英材料的需求。 目前全球高純合成石英材料主要生產(chǎn)企業(yè)包括美國(guó)康寧公司、德國(guó)賀利氏、日本東曹株式會(huì)社、日 本信越石英株式會(huì)社以及國(guó)內(nèi)的菲利華。（報(bào)告來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)）

目前，制備高純合成石英的技術(shù)路線(xiàn)主要有四種，即氣相合成法、化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、四氯 化硅液相水解法：

1）氣相合成法：即火焰水解法，與氣相白炭黑工藝類(lèi)似，其原理是采用硅或有機(jī)硅的氯化物（如 SiCl4 或 CH3SiCl3等） 作為原料，將其氣化后與氫氣、氧氣混合，在高溫下發(fā)生水解形成霧狀的 SiO2，最 后通過(guò)冷卻、分離、脫酸等氣固分離得到產(chǎn)品。 該法得到的產(chǎn)品為氣相 SiO2，粒徑小于 100nm，外 觀(guān)蓬松多孔，比表面積大，化學(xué)純度高，分散性較好。 工藝特點(diǎn)：生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，合成條件易控制，反應(yīng)速度快，適合大規(guī)模生產(chǎn)；由于過(guò)程中需要高溫 環(huán)境，反應(yīng)生成的 HCl 會(huì)嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，因此對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的材質(zhì)、加熱形式等要求比較嚴(yán)格。 由于 氣相法耗能大，加工成本較高，還需在反應(yīng)條件與設(shè)備選型等方面進(jìn)一步探討和研究。

2）化學(xué)沉淀法：化學(xué)沉淀法是合成石英粉體較為廣泛的方法之一，目前技術(shù)已經(jīng)成熟，已用于工業(yè) 化生產(chǎn)。 沉淀法生產(chǎn) SiO2的原理：采用硅酸鈉與二氧化碳或酸溶液（加鹽酸、硫酸或硝酸）作為原 料，在一定的合成溫度和表面活性劑的作用下混合反應(yīng)，得到偏硅酸沉淀，再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、 煅燒工序制備出 SiO2。 工藝特點(diǎn)：該生產(chǎn)工藝具有操作方便，生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，原料易得，能耗和投資低等優(yōu)點(diǎn)；但是 Fe3+、 Al3+、Ca2+等雜質(zhì)的存在會(huì)導(dǎo)致凝塊的形成，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品性能差、純度低、粒徑 大、易發(fā)生團(tuán)聚；也存在反應(yīng)體系的濃度較低、沉淀速度快、沉淀過(guò)程不易控制的缺點(diǎn)；另外，廢 酸、廢水的處理給環(huán)境帶來(lái)一定的破壞。

3）溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是以無(wú)機(jī)鹽或者金屬醇鹽（一般為硅酸乙酯）為原料，以醇作為共溶 劑，加入酸或堿溶液作為催化劑，進(jìn)行水解，縮聚反應(yīng)形成 SiO2凝膠，過(guò)濾并對(duì)凝膠中的有機(jī)溶劑 進(jìn)行洗滌，干燥、煅燒得到 SiO2粉體。采用該方法制備 SiO2，生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，合成條件易控制，對(duì) 設(shè)備材料的要求不嚴(yán)格，且過(guò)程中無(wú)其他添加劑，所以制備出的 SiO2 純度較高、均勻度好、比表面 積大， 但是成本較高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工業(yè)化價(jià)值不大；另外，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)程中可變因素較多，不能 達(dá)到準(zhǔn)確控制（如水解體系、干燥方式及燒結(jié)途徑等），目前只停留在實(shí)驗(yàn)室小試階段。

4）四氯化硅液相水解法：其原理是 SiCl4與純水接觸發(fā)生水解或縮聚反應(yīng)，之后將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌、 過(guò)濾、干燥、煅燒、篩選等流程，制備 SiO2粉體。 采用 SiCl4液相水解法制備高純石英粉，由于原料 中不含碳，故制備得到 SiO2 粉體純度較高、羥基含量較低。 但是，在規(guī)模化生產(chǎn)過(guò)程中，四氯化硅 與水發(fā)生的水解和縮聚反應(yīng)劇烈，中間過(guò)程難以管控，粉體易團(tuán)聚，形成的石英粉致密度較低。 因 此，為了滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，該法仍需更深入地探究其工藝控制（如水解控制、干燥及燒結(jié)過(guò)程等）， 有效減少顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。

高端制造支撐，高純石英砂需求無(wú)憂(yōu)

高純石英砂主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏、光通訊和電光源領(lǐng)域：根據(jù)智研咨詢(xún)數(shù)據(jù)，2012-2019 年，全 球高純石英砂消費(fèi)量由 73.35 萬(wàn)噸增長(zhǎng)到 121.44 萬(wàn)噸，年化復(fù)合增速為 7.47%。其中，半導(dǎo)體、光伏、 光通訊、電光源等領(lǐng)域?qū)Ω呒兪⑸暗男枨筝^大。2019 年全球消費(fèi)高純石英 121.44 萬(wàn)噸，其中用于 半導(dǎo)體領(lǐng)域消費(fèi) 79.30 萬(wàn)噸，占比 65.30%；光通訊領(lǐng)域消費(fèi) 17.97 萬(wàn)噸，占比 14.80%；光伏領(lǐng)域消費(fèi) 14.52 萬(wàn)噸，占比 11.93%；電光源領(lǐng)域消費(fèi) 4.74 萬(wàn)噸，占比 3.90%；其他領(lǐng)域消費(fèi) 4.91 萬(wàn)噸，占比 4.04%。 半導(dǎo)體、光伏、光通訊、電光源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域約占消費(fèi)量的 96%。

全球脫碳支撐光伏終端需求較快增長(zhǎng)，石英坩堝用高純砂需求空間廣闊

全球光伏新增裝機(jī)有望快速增長(zhǎng)

全球“脫碳”支撐中長(zhǎng)期需求：當(dāng)前，盡快實(shí)現(xiàn)碳中和已成為全球共識(shí)，在拜登就任以后，美國(guó)已重 新加入巴黎協(xié)定，計(jì)劃投入 2 萬(wàn)億美元在交通、建筑和清潔能源等領(lǐng)域，在政治上把氣候變化問(wèn)題 納入美國(guó)外交政策和國(guó)家安全戰(zhàn)略，繼續(xù)推動(dòng)美國(guó)―3550‖碳中和進(jìn)程，即 2035 年電力部門(mén)實(shí)現(xiàn)碳中和， 2050 年實(shí)現(xiàn) 100%清潔能源，實(shí)現(xiàn)凈零排放；近期美國(guó)《重建更好法案》通過(guò)眾議院表決，光伏 ITC 政 策延長(zhǎng)至 2026 年并首次適用于儲(chǔ)能資產(chǎn)，PTC 恢復(fù)且風(fēng)電保持全額抵扣至 2026 年，有望刺激美國(guó)新 能源發(fā)電裝機(jī)進(jìn)入高增長(zhǎng)通道。根據(jù)美國(guó)能源署能源數(shù)據(jù)管理局（EIA）最新發(fā)布的預(yù)期，美國(guó)將在 2022-2023 年部署 38.3W 新增太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)。歐盟委員會(huì)提出到 2050 年歐洲在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn) 碳中和，同時(shí)為 2030 年設(shè)定了減排中期目標(biāo)，其溫室氣體排放量至少要比 1990 年的排放水平減少 55%。2022 年 5 月，歐盟委員會(huì)提出 REPower EU 方案，計(jì)劃到 2025 年，光伏累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到 320GW， 到 2030 年光伏累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到 600GW。根據(jù)歐盟委員會(huì)最新的能源戰(zhàn)略，SolarPowerEurope 認(rèn)為樂(lè)觀(guān) 預(yù)期，2030 年歐盟有望實(shí)現(xiàn) 1TW（1000GW）的太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)。日本首相菅義偉則于 2020 年 10 月 宣布日本將于 2050 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。隨著全球主要經(jīng)濟(jì)體進(jìn)入―脫碳‖周期，預(yù)計(jì)全球新能源發(fā)電新 增裝機(jī)量有望維持穩(wěn)定增長(zhǎng)。

高純石英砂是石英坩堝核心原材料，其純度顯著影響拉晶效果

高純石英砂在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用為制造石英坩堝：石英坩堝是光伏領(lǐng)域高純石英砂的主要制品，主要 應(yīng)用于支持高溫條件下連續(xù)拉晶，是用來(lái)裝放多晶硅原料的消耗型石英器件。石英坩堝具有潔凈、 同質(zhì)、耐高溫等性能。從物理熱學(xué)性能上看，石英坩堝的形變點(diǎn)約為 1100℃，軟化點(diǎn)約為 1730℃， 其最高連續(xù)使用溫度約為 1100℃，短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到 1450℃，其高純和高耐溫耐久性為單晶拉制以及 單晶品質(zhì)提供保障，是單晶拉制系統(tǒng)的關(guān)鍵輔料之一。

電弧法是制備石英坩堝的主流制備技術(shù)：目前，拉單晶的石英坩堝一般是采用電弧法生產(chǎn)，其原理 為：將高純石英粉裝入可任意傾動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)成型模內(nèi)，利用離心力成型，將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)著 的裝臵移動(dòng)至電極棒處，然后將電極送電啟弧，同時(shí)啟動(dòng)真空系統(tǒng)，使其快速熔化成坩堝形狀的熔 融石英，經(jīng)冷卻后取出，即完成一個(gè)石英坩堝的熔制。

石英坩堝呈現(xiàn)內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)：早期的石英坩堝是全透明的結(jié)構(gòu)，這種透明的結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致不均勻的 熱傳輸條件，增加晶棒生長(zhǎng)的難度，且均勻的結(jié)構(gòu)對(duì)高品質(zhì)的高純石英砂需求較大，成本較高，因 此這種石英坩堝的制備方法基本被淘汰。電弧法制備的石英坩堝為半透明狀，有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，外 層是高氣泡密度的區(qū)域，稱(chēng)為氣泡復(fù)合層。氣泡復(fù)合層受熱較均勻，保溫效果較好；內(nèi)層是一層 3-5mm 的透明層，稱(chēng)為氣泡空乏層。氣泡空乏層的存在使坩堝與溶液接觸區(qū)的氣泡密度降低，從而改善單 晶生長(zhǎng)的成功率及晶棒品質(zhì)。

石英砂純度顯著影響拉晶質(zhì)量：拉晶的過(guò)程中，石英坩堝內(nèi)部的羥基、雜質(zhì)元素和氣泡的含量將會(huì) 影響硅棒的質(zhì)量和石英坩堝的使用壽命，其中工藝路線(xiàn)能夠改善羥基的含量，但雜質(zhì)與氣泡的含量 更多依賴(lài)于石英砂本身的純度。

1）羥基（-OH）含量：坩堝中的羥基（-OH）是影響坩堝強(qiáng)度的核心因素，由于羥基的存在，改變了 SiO2的鍵合結(jié)構(gòu)，致使坩堝的耐溫性能大幅降低，例如坩堝中的羥基含量超過(guò) 150ppm，1050 攝氏度 就會(huì)開(kāi)始軟化變形，無(wú)法正常使用。坩堝中的羥基含量主要與坩堝制備所選取的工藝路線(xiàn)直接相關(guān)， 也與環(huán)境濕度以及原料選取等有關(guān)。

2）雜質(zhì)含量：石英砂的流體包裹體和晶格雜質(zhì)中的堿性離子的存在是導(dǎo)致石英坩堝析晶的主要因素， 尤其是堿金屬離子的存在，將會(huì)降低析晶溫度 200-300℃，導(dǎo)致析晶加速。石英坩堝內(nèi)壁發(fā)生析晶時(shí) 有可能破壞坩堝內(nèi)壁原有的涂層，將導(dǎo)致涂層下面的氣泡層和熔硅發(fā)生反應(yīng)，造成部分顆粒狀氧化 硅進(jìn)入熔硅內(nèi)，使得正在生長(zhǎng)中的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變異而無(wú)法正常長(zhǎng)晶。此外，析晶將減薄石英坩堝 原有的厚度，降低了坩堝的強(qiáng)度，容易引起石英坩堝的變形。因此石英砂純度對(duì)拉晶質(zhì)量有較大程 度的影響。

3）氣泡（氣體包裹體）含量：氣泡（氣液包裹體）主要由結(jié)晶水和氣組成，氣的成分主要有 CO2、 H2O、H2O2、N2、CH4、CO。在坩堝使用過(guò)程中，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(zhǎng)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(huì)以微顆粒以及微氣泡的形式伴隨著硅液流遍整個(gè)硅熔體，直接影響到硅的成 晶（整棒率、成晶率、加熱時(shí)間、直接加工成本等）以及單晶硅的質(zhì)量（穿孔片、黑芯片等）。目 前，通過(guò)使用低氣泡密度的高純度石英砂作為石英坩堝的內(nèi)層，可有效減少內(nèi)表面氣泡破裂現(xiàn)象， 為長(zhǎng)時(shí)間拉晶（如多次復(fù)投料）提供保障。

連續(xù)多次投料等拉晶發(fā)展方向?qū)κ⑸凹兌忍岢龈咭螅豪魡螤t投料量是指一只坩堝用于多次 拉棒生產(chǎn)的總投料量，其中坩堝使用時(shí)間為關(guān)鍵因素之一。根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)，2021 年，拉棒單爐投料 量約為 2800kg，較 2020 年的 1900kg 有大幅提升，主要得益于熱場(chǎng)尺寸增加以及所拉棒數(shù)增加。在連 續(xù)投料和 RCZ 復(fù)投技術(shù)的應(yīng)用下，拉晶對(duì)石英坩堝的壽命、強(qiáng)度和尺寸提出了更高的要求，對(duì)應(yīng)到 坩堝的具體性能來(lái)看，石英砂的低氣泡含量成為至關(guān)重要的指標(biāo)。此外，拉晶廠(chǎng)對(duì)不斷提升成晶率 和硅棒品質(zhì)需求也對(duì)石英坩堝核心性能——內(nèi)表層氣泡含量提出更高要求。

硅片快速擴(kuò)產(chǎn)&N 型硅片滲透加速，支撐坩堝用高純石英砂需求快速增長(zhǎng)

硅片環(huán)節(jié)積極擴(kuò)產(chǎn)，石英坩堝需求有望爆發(fā)：?jiǎn)尉Ч杵h(huán)節(jié)積極擴(kuò)產(chǎn)，其中，隆基股份預(yù)計(jì)在 2022 年以后在曲靖、麗江和楚雄共擴(kuò)建 30GW 硅片產(chǎn)能，中環(huán)股份在寧夏擴(kuò)建 50GW 單晶硅棒產(chǎn)能，上機(jī) 數(shù)控、京運(yùn)通、億晶光電、通威股份、雙良節(jié)能、高景太陽(yáng)能等企業(yè)亦有較大的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。下游龍 頭企業(yè)積極擴(kuò)產(chǎn)，大幅新增單晶爐裝機(jī)量，石英坩堝的需求有望爆發(fā)。

N 型電池滲透，石英坩堝用高純砂需求無(wú)憂(yōu)：與 P 型電池相比，N 型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、 溫度系數(shù)低、無(wú)光衰、弱光效應(yīng)好、載流子壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，P 型 PERC 電池逐漸迫近效率天 花板，而 N 型電池效率天花板較高，未來(lái)轉(zhuǎn)換效率提升空間較大。隨著 N 型電池工藝和效率的不斷 優(yōu)化，N 型電池中技術(shù)相對(duì)成熟的 HJT 和 TOPCon 滲透率將進(jìn)一步提升。根據(jù) CPIA 數(shù)據(jù)，HJT 和 TOPCon 的市場(chǎng)份額將由 2020 年的 4%提升至 2030 年的 36%。在光伏硅片中，P 型硅片單晶純度＜200ppm、N 型單晶硅片純度＜100ppm 。為滿(mǎn)足 N 型硅片對(duì)純度的更高要求，拉制 N 型硅棒的石英坩堝需要增加 更換的頻率以減少雜質(zhì)的累積，因此 N 型單晶石英坩堝的更換頻率高于 P 型單晶坩堝，更換次數(shù)提 升有望驅(qū)動(dòng)石英坩堝用高純砂需求提升。

2022-2025 年光伏行業(yè)高純石英砂需求量平均復(fù)合增速有望達(dá)到 25.52%：根據(jù)我們的測(cè)算，2022-2025 年全球光伏行業(yè)高純石英砂需求量分別為 6.23 萬(wàn)噸、7.56 萬(wàn)噸、9.18 萬(wàn)噸、12.32 萬(wàn)噸，年均復(fù)合增 速為 25.52%。

光源、光纖、半導(dǎo)體三重驅(qū)動(dòng)，高純石英砂需求無(wú)憂(yōu)

半導(dǎo)體：電子信息行業(yè)快速發(fā)展帶動(dòng)高純石英材料需求提升

高純石英制品在半導(dǎo)體領(lǐng)域不可或缺：高純石英材料物理性能優(yōu)異，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中不可缺少的支 撐材料。高純石英材料由于其耐溫，耐酸，低膨脹和極佳的管夠透過(guò)性的特殊物理性能，滿(mǎn)足了半 導(dǎo)體工業(yè)對(duì)載具材料中堿金屬和重金屬含量的苛刻要求，在半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的石英 片、環(huán)、板、法蘭、刻槽舟、擴(kuò)散爐管、清洗槽等高品質(zhì)石英材料，石英材料的應(yīng)用貫穿了半導(dǎo)體 制程擴(kuò)散、氧化、沉積、蝕刻等關(guān)鍵過(guò)程。在電子信息技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速 發(fā)展也將促進(jìn)石英材料和制品的應(yīng)用范圍和使用量的增長(zhǎng)。（報(bào)告來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)）

光纖：5G 推動(dòng)光纖用高純石英砂需求平穩(wěn)增長(zhǎng)

高純石英砂在光通訊領(lǐng)域主要用于制造光纖預(yù)制棒和輔材：光纖預(yù)制棒是具有特定折射率剖面、用 以制造光纖的石英玻璃棒，是光纖拉制工藝中的重要材料，由芯棒和外包層套管組合而成。芯棒決 定了光 纖的傳輸性能，而外包層決定了光纖的制造成本和質(zhì)量，兩個(gè)部件對(duì)于石英材料純度的要求 均非常高。除了光纖預(yù)制棒外，石英還應(yīng)用在靶棒、尾棒、燒結(jié)管等輔材，也可以用于光纖預(yù)制棒 生產(chǎn)支撐材料、光纖拉絲用支撐材料等。

5G 建設(shè)步入正軌有望推動(dòng)全球光纖光纜需求量平穩(wěn)增長(zhǎng)：受政策支持及 5G 需求推動(dòng)，國(guó)產(chǎn)光纖迎 來(lái)快速增長(zhǎng)。根據(jù) CRU 研究數(shù)據(jù)，2011-2018 年全球光纖光纜需求量保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，年均復(fù)合增速為 14.13%，其中 2018 年全球光纖光纜需求量為 5.12 億芯公里。光纖作為 5G 智能時(shí)代的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，隨著 未來(lái) 5-10 年的 5G 建網(wǎng)周期，光纖的需求量將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，尤其是 5G 從 NSA 到 SA 組網(wǎng)演變以后， 全球光纖需求將增長(zhǎng)上量。此外，隨著疫情逐步得到有效控制，全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)正常，運(yùn)營(yíng)商的固網(wǎng)、 5G 建設(shè)將步入正軌，全球光纖需求有望迎來(lái)快速增長(zhǎng)。根據(jù) CRU 的預(yù)測(cè)，2021 年全球光纖光纜需求 量將達(dá)到 6.17 億芯公里，同比增長(zhǎng) 7%。到 2025 年，全球光纖電纜市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 278.8 億美元，期 間年均復(fù)合增速將達(dá)到 11.7%。

光源：光源市場(chǎng)整體需求保持穩(wěn)步發(fā)展

光源市場(chǎng)整體需求保持穩(wěn)步發(fā)展：光源石英管是傳統(tǒng)光源的重要原材料，一般用于生產(chǎn)鹵素?zé)簟ID 燈、汽車(chē)燈等照明產(chǎn)品以及紅外加熱燈、紫外殺菌燈等特種光源，是上述電光源產(chǎn)品的基本泡殼材 料。根據(jù) QYR（恒州博智）的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)， 2021 年全球光源市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到了 319.8 億美元，預(yù)計(jì) 2028 年將達(dá)到 439 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為 4.2%（2022-2028）。

特種光源市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)：近年來(lái)，特種光源仍在深度發(fā)展，農(nóng)用植物生長(zhǎng)燈、影院燈、激光燈、 半導(dǎo)體光清洗燈等高端光源石英材料市場(chǎng)需求仍保持一定的增速，尤其是在紫外領(lǐng)域特種光源更有 著 LED 無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。特種光源是采用特種石英材料作為主體材料的光源產(chǎn)品，這些特種石英材 料一般具有高透紫外光譜或紅外光譜等性能的石英主體材料。紅外加熱、紫外固化、紫外線(xiàn)消毒、 紫外活化處理、紫外氧化、高品質(zhì)分析等高端光源應(yīng)用快速提升，其中紅外光源廣泛應(yīng)用于熱加工 工藝，紫外固化應(yīng)用于涂料、顏料涂層領(lǐng)域。隨著人們的個(gè)人衛(wèi)生及公共安全意識(shí)大幅度提高，促 使消毒殺菌的紫外光源行業(yè)獲得了空前的發(fā)展。紫外活化處理及紫外氧化應(yīng)用于污水處理及廢氣降 解領(lǐng)域，也可應(yīng)用于飲用水過(guò)濾領(lǐng)域，廣受環(huán)保行業(yè)青睞，高品質(zhì)分析及測(cè)量燈具越來(lái)越多的應(yīng)用 于分析及測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域；因此，隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、人們大健康意識(shí)日益提高以及高 尖端設(shè)備儀器的應(yīng)用推廣，促使未摻雜/摻雜濃度不一的天然石英玻璃管和合成熔融石英管的需求呈 現(xiàn)新高。

高端供給有限，光伏用高純石英砂供需或偏緊

全球高純石英原料儲(chǔ)量有限，高純石英砂產(chǎn)能平穩(wěn)提升

全球共有 14 處高純石英原料礦床，美國(guó)斯普魯斯派恩(Spruce Pine) 礦的高純石英原料資源規(guī)模最大： 目前，全球高純石英原料礦床分布于美國(guó)、挪威、澳大利亞、俄羅斯、印度、中國(guó)、加拿大等 7 個(gè) 國(guó)家。除中國(guó)外，共有 14 處礦床，其中，有生產(chǎn)礦山的 7 處，尚未開(kāi)采生產(chǎn)的 7 處。美國(guó)斯普魯斯 派恩（Spruce Pine） 礦的高純石英原料主要為花崗偉晶巖（白崗巖），礦源質(zhì)量較高，資源規(guī)模最 大，超過(guò) 1000 萬(wàn)噸；資源量最小的是挪威德拉格（Drag）礦，僅有 26.7 萬(wàn)噸。

全球高純石英原料存儲(chǔ)量有限，呈現(xiàn)下滑趨勢(shì)：隨著新興戰(zhàn)略行業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)高純石英的 需求量逐漸增多，高純石英原料存儲(chǔ)量呈現(xiàn)下滑的趨勢(shì)。根據(jù)智研咨詢(xún)數(shù)據(jù)，以 SiO2 含量≥ 99.9% 為 口徑，2014 年以來(lái)，高純石英原料的存儲(chǔ)量從 9494 萬(wàn)噸下降至 2019 年的 7287 萬(wàn)噸。儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)方面， 巴西是高純石英砂全球第一大資源量國(guó)，2019 年存儲(chǔ)量為 2111 萬(wàn)噸，占比 28.97%，礦石類(lèi)型主要為 天然水晶。但由于巴西政府強(qiáng)令禁止原礦出口，加上基礎(chǔ)設(shè)施的落后和礦石質(zhì)量變化大，出口量較 小；美國(guó)是第二大資源量國(guó)，2019 年資源量為 1822 萬(wàn)噸，在全球占比 25.0%，礦石類(lèi)型主要為花崗 偉晶巖，分布在北卡羅來(lái)納州 Spruce Pine 地區(qū)；加拿大位列全球第三，2019 年資源量為 1000 萬(wàn)噸， 占比 13.72%，礦石類(lèi)型主要為脈石英，主要分布在魁北克省東南部約翰比茲灣的海岸帶。我國(guó)的脈 石英和水晶 2019 年資源量為 685 萬(wàn)噸，其中水晶資源量?jī)H為 0.69 萬(wàn)噸。挪威、俄羅斯和印度的脈石 英資源，馬達(dá)加斯加的水晶資源在全球占一定比例。

全球 3N（SiO2>99.9%）以上高純石英產(chǎn)能不斷提升：全球生產(chǎn)高純石英砂的國(guó)家主要有美國(guó)、中國(guó)、 挪威、加拿大、俄羅斯、巴西等國(guó)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，全球及各國(guó)的高純是石英產(chǎn)能在不斷提 升。根據(jù)智研咨詢(xún)數(shù)據(jù)，全球純度在 3N 以上的高純石英砂的產(chǎn)能從 2012 年的 105.22 萬(wàn)噸/年增長(zhǎng)到 2019 年的 173.14 萬(wàn)噸/年，其中美國(guó)高純石英砂的產(chǎn)能由 55.77 萬(wàn)噸/年增長(zhǎng)到 95.23 萬(wàn)噸/年，中國(guó)高純 石英砂的產(chǎn)能由 10 萬(wàn)噸/年增長(zhǎng)到 27 萬(wàn)噸/年。

適用于光伏、半導(dǎo)體純度等級(jí)的高純石英砂產(chǎn)能有限：目前，純度等級(jí)在 4N5（SiO2=99.995%）以上 的高端產(chǎn)品產(chǎn)能較少，這類(lèi)高端產(chǎn)品主要用于制造石英坩堝、石英管、石英棒、石英舟和石英錠。 其中，石英坩堝內(nèi)涂層對(duì)高純石英砂純度要求更高，純度等級(jí)需要達(dá)到 4N8（SiO2=99.998%），而石 英坩堝外涂層、石英管、石英棒、石英舟和石英錠等產(chǎn)品達(dá)到 4N5 即可。根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，目前 4N5 以上高純石英砂產(chǎn)能較少，總產(chǎn)能不超過(guò) 10 萬(wàn)噸。

海外企業(yè)主導(dǎo)供應(yīng)格局

美國(guó)尤尼明（現(xiàn)矽比科）、挪威 TQC 等海外企業(yè)主導(dǎo)高純石英砂供應(yīng)：全球范圍內(nèi)高純石英砂的主 要生產(chǎn)廠(chǎng)商有美國(guó)矽比科，挪威 TQC 以及石英股份。美國(guó)矽比科與挪威 TQC 占有礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)，高 純石英原料儲(chǔ)量豐富、產(chǎn)品質(zhì)量高，長(zhǎng)期主導(dǎo)全球高純石英砂供應(yīng)。

1）矽比科：美國(guó)尤尼明自 1970 年起即在美國(guó) Spruce Pine 礦區(qū)采礦，采用 MRL 改進(jìn)的提純工藝生產(chǎn) 高純石英砂，并建立了超純石英的 IOTA 標(biāo)準(zhǔn)，一度壟斷了世界高純石英砂市場(chǎng)。2018 年美國(guó)尤尼明 的高純石英砂業(yè)務(wù)被整合至比利時(shí)矽比科集團(tuán)，負(fù)責(zé)位于美國(guó) Spruce Pine 的石英礦開(kāi)發(fā)及高純石英 砂生產(chǎn)。美國(guó)矽比科擁有的白崗巖礦石，礦體規(guī)模大、流體雜質(zhì)少， 品質(zhì)穩(wěn)定，加之其領(lǐng)先的高純 砂提純技術(shù)，在全球高純石英砂市場(chǎng)占據(jù)壟斷地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，矽比科的高純石英保有資源量可滿(mǎn)足 數(shù)十年的礦山服務(wù)年限。

2）挪威 TQC： 挪威 The Quartz Corp（TQC）由挪威微晶公司( Norwegian Crystallites AS) 與斯普魯斯派恩 的 KT 長(zhǎng)石公司(K-T Feldspar Corp.) 、長(zhǎng)石公司(The Feldspar Corp.) 于 2011 年合并而成。其石英礦石來(lái)源 有：一是和矽比科一樣，來(lái)自北卡羅來(lái)納州 Spruce Pine 地區(qū)的花崗質(zhì)偉晶巖；二是挪威當(dāng)?shù)氐氖ⅰ?TQC 將在美國(guó) Spruce Pine 礦區(qū)開(kāi)采的礦石在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行碎磨、分選和初次浮選，然后將半成品海運(yùn)至 挪威的深加工廠(chǎng)，經(jīng)二次浮選、磁選、酸浸、高溫焙燒后，制得質(zhì)量類(lèi)似于矽比科高純石英砂的產(chǎn) 品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，TQC 公司擁有的高純石英原料資源量大于 1000 萬(wàn)噸。

3）石英股份：2009 年，石英股份成功攻克了高純石英砂提純技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了高純石英砂規(guī)模化生 產(chǎn)。目前，石英股份高純石英原料主要來(lái)源于印度、挪威、俄羅斯和美國(guó)的進(jìn)口石英砂，以及部分 高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)石英礦。

光伏用高純石英砂供需或偏緊

下游需求旺盛疊加海運(yùn)交期延長(zhǎng)，2021 年高純石英砂價(jià)格上漲：2021 年，單晶硅片企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)速度加 快，對(duì)石英坩堝需求大幅上升，造成光伏用高純石英砂價(jià)格持續(xù)上升。此外，受疫情影響，海運(yùn)交 付周期延長(zhǎng)，貨運(yùn)成本上升，也推動(dòng)了光伏用進(jìn)口高純石英砂價(jià)格進(jìn)一步上升。

2022-2023 年高純石英砂供需或偏緊：根據(jù)矽比科、挪威 TQC、石英股份等現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外企業(yè)產(chǎn)能和擴(kuò) 產(chǎn)規(guī)劃，我們預(yù)計(jì) 2022 年光伏用高純石英砂可能的供給量范圍在 6.2-6.3 萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng) 6.2 萬(wàn)噸的需求， 供需或處于緊平衡狀態(tài)；2023 年光伏用高純石英砂可能的供給量范圍在 7.7-7.8 萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng) 7.6 萬(wàn)噸的 需求，供需或仍將處于緊平衡的狀態(tài)。其中，進(jìn)口砂供應(yīng)量在 2.5 萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng) 2022-2023 年的 3.1 萬(wàn)噸 和 3.8 萬(wàn)噸的需求更顯緊俏。 在緊張的供需格局下，高純石英砂存在持續(xù)漲價(jià)的可能。此外，隨著 下半年硅料新增產(chǎn)能的逐步釋放，硅料價(jià)格松動(dòng)有望推動(dòng)拉晶廠(chǎng)商開(kāi)工率提升，從而帶動(dòng)光伏石英 坩堝用高純石英砂需求的快速上升，光伏用高純石英砂在季度拉晶需求波動(dòng)的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)階 段性的短缺，屆時(shí)高純石英砂價(jià)格仍有短期上漲的可能性。

高純石英砂在拉晶成本中占比較低，下游對(duì)漲價(jià)敏感度有限：按照近期硅料價(jià)格 250 元/kg，我們測(cè) 算石英坩堝在拉晶成本中占比 2%，單瓦成本 0.017 元/W。根據(jù)我們的測(cè)算，高純石英砂每上漲 1 萬(wàn) 元/噸，硅片廠(chǎng)石英坩堝成本增加 0.004 元/W，成本增幅較小，下游對(duì)漲價(jià)敏感度有限。

石英股份

高端石英領(lǐng)域先鋒，領(lǐng)銜國(guó)產(chǎn)替代

高端石英材料深加工領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商：石英股份前身東海縣太平洋石英制品有限公司成立于 1999 年，經(jīng)歷股權(quán)轉(zhuǎn)讓后于 2010 年完成股份制改革，2014 年 10 月公司在上交所上市。公司是一家集科研、 生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的高端石英材料深加工領(lǐng)先企業(yè)，在光源、光伏、光纖、光學(xué)及半導(dǎo)體等領(lǐng)域用 石英材料的市場(chǎng)及技術(shù)位居行業(yè)前列，主導(dǎo)產(chǎn)品有高純石英砂、石英管棒、大口徑石英擴(kuò)散管、石 英筒、石英錠、石英板等及多種石英器件。

公司主要產(chǎn)品為石英管棒與高純石英砂，高純石英砂收入占比逐漸提升：公司主要產(chǎn)品為應(yīng)用于高 端光源和光纖半導(dǎo)體及光伏行業(yè)的高端石英管棒和高純石英砂。2017-2021 年，電子級(jí)石英管棒占比 超過(guò) 65%，近幾年占比逐漸下降，主要系公司逐步擴(kuò)大高純石英砂業(yè)務(wù)銷(xiāo)售規(guī)模。2019-2021 年，高 純石英砂收入占比分別為 14.57%、22.38%、31.43%。公司業(yè)務(wù)收入主要來(lái)自中國(guó)境內(nèi)，2016-2019 境 內(nèi)銷(xiāo)售收入占比超過(guò) 60%，2020 和 2021 年境內(nèi)銷(xiāo)售占比高達(dá) 70%以上。（報(bào)告來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)）

光伏石英砂行業(yè)有望迎來(lái)高景氣，光纖半導(dǎo)體需求無(wú)憂(yōu)

硅片快速擴(kuò)產(chǎn)&N 型硅片滲透加速，支撐坩堝用高純石英砂需求快速增長(zhǎng)：2020 年至今下游龍頭企業(yè) 積極擴(kuò)產(chǎn)，單晶石英坩堝的替換、更新需求量將不斷釋放，需求空間廣闊。此外，隨著 N 型電池工 藝和效率的不斷優(yōu)化，N 型電池中技術(shù)相對(duì)成熟的 HJT 和 TOPCon 滲透率將進(jìn)一步提升。為滿(mǎn)足 N 型 硅片對(duì)純度的更高要求，拉制 N 型硅棒的石英坩堝需要增加更換的頻率以減少雜質(zhì)的累積，因此 N 型單晶石英坩堝的更換頻率高于 P 型單晶坩堝，更換次數(shù)提升有望驅(qū)動(dòng)石英坩堝用高純砂需求提升。 根據(jù)我們的測(cè)算， 2022-2025 年全球光伏行業(yè)高純石英砂需求量分別為 6.23 萬(wàn)噸、7.56 萬(wàn)噸、9.18 萬(wàn) 噸、12.32 萬(wàn)噸，年均復(fù)合增速為 25.52%。

5G 建設(shè)步入正軌有望推動(dòng)全球光纖光纜需求量平穩(wěn)增長(zhǎng)：根據(jù) CRU 研究數(shù)據(jù)，2011-2018 年全球光 纖光纜需求量保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，年均復(fù)合增速為 14.13%，其中 2018 年全球光纖光纜需求量為 5.12 億芯 公里。光纖作為 5G 智能時(shí)代的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，隨著未來(lái) 5-10 年的 5G 建網(wǎng)周期，光纖的需求量將會(huì)持續(xù) 增長(zhǎng)，尤其是 5G 從 NSA 到 SA 組網(wǎng)演變以后，全球光纖需求將增長(zhǎng)上量。此外，隨著疫情逐步得到 有效控制，全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)正常，運(yùn)營(yíng)商的固網(wǎng)、5G 建設(shè)將步入正軌，全球光纖需求有望迎來(lái)快速增 長(zhǎng)。根據(jù) CRU 的預(yù)測(cè)，2021 年全球光纖光纜需求量將達(dá)到 6.17 億芯公里，同比增長(zhǎng) 7%。到 2025 年， 全球光纖電纜市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 278.8 億美元，期間年均復(fù)合增速將達(dá)到 11.7%。

高純石英砂量產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先行業(yè)，光纖半導(dǎo)體業(yè)務(wù)持續(xù)突破

公司掌握高純石英砂量產(chǎn)核心技術(shù)，外銷(xiāo)規(guī)模快速增長(zhǎng)

生產(chǎn)高純石英砂具有較高的技術(shù)壁壘：生產(chǎn)高純石英砂是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅需要高質(zhì)量的 天然石英礦石、先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，更需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇炙椤⒓?xì)碎、磨礦、浮選、磁選、化學(xué)、物理等多 個(gè)步驟的復(fù)雜工藝和核心的提純技術(shù)，因此，進(jìn)入高純石英砂行業(yè)的技術(shù)門(mén)檻較高，目前國(guó)內(nèi)外只 有少數(shù)幾家公司掌握了高純石英砂的生產(chǎn)技術(shù)。

連熔技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，半導(dǎo)體客戶(hù)認(rèn)證持續(xù)突破

高端石英管棒技術(shù)壁壘較高：生產(chǎn)高端石英管棒的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在兩方面，一方面需要高純度 的石英砂原料，高純石英砂提純工藝十分復(fù)雜、技術(shù)水平要求高，全球僅有少量幾家石英企業(yè)掌握 該技術(shù)，同行業(yè)公司進(jìn)入該業(yè)務(wù)領(lǐng)域的壁壘較高；另一方面生產(chǎn)石英制品需要系統(tǒng)的連熔法等生產(chǎn) 工藝，該等生產(chǎn)工藝的應(yīng)用除了需要先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，還需要長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)積累，因此，行 業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)入高端石英制品領(lǐng)域所需的技術(shù)水平、研發(fā)積累等壁壘較高。

不斷突破半導(dǎo)體石英產(chǎn)品國(guó)際認(rèn)證，高端石英市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大：公司半導(dǎo)體領(lǐng)域用石英系列產(chǎn)品 陸續(xù)通過(guò)了日本東京電子株式會(huì)社（TEL）擴(kuò)散和刻蝕領(lǐng)域官方認(rèn)證，成為全球少數(shù)通過(guò) TEL 高溫?cái)U(kuò) 散領(lǐng)域認(rèn)證的原材料供應(yīng)商，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)石英材料零的突破；特別是高溫?cái)U(kuò)散領(lǐng)域認(rèn)證，由于該認(rèn) 證技術(shù)難度大、認(rèn)證門(mén)檻高、認(rèn)證程序復(fù)雜等特點(diǎn)，短期內(nèi)難以有新的進(jìn)入者。隨著公司認(rèn)證的逐 步推進(jìn)，又通過(guò)了美國(guó)拉姆研究（LamResearch）刻蝕環(huán)節(jié)的國(guó)際認(rèn)證；美國(guó)應(yīng)用材料（AMAT）認(rèn)證 也陸續(xù)取得階段性成果，日本及國(guó)內(nèi)其他國(guó)際知名半導(dǎo)體廠(chǎng)商認(rèn)證也處于快速推進(jìn)中。半導(dǎo)體產(chǎn)品 認(rèn)證的逐步通過(guò)，使得公司在國(guó)際高端半導(dǎo)體石英材料應(yīng)用市場(chǎng)的份額進(jìn)一步擴(kuò)大。

石英管棒出貨量穩(wěn)定增長(zhǎng)，新增產(chǎn)能加速落地：公司石英管棒銷(xiāo)量穩(wěn)步提升，2021 年實(shí)現(xiàn)石英管棒 銷(xiāo)量 9326 噸，同比增長(zhǎng) 18.47%。公司加速推動(dòng)石英管棒新增產(chǎn)能落地，6,000 噸/年電子級(jí)石英產(chǎn)品 項(xiàng)目預(yù)計(jì) 2022 年 10 月達(dá)產(chǎn)；1,800 噸/年的石英砣項(xiàng)目進(jìn)展順利，已建成投產(chǎn)。

市場(chǎng)化技術(shù)創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制促長(zhǎng)期高質(zhì)量發(fā)展：公司把技術(shù)創(chuàng)新作為提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，研發(fā)費(fèi) 用率常年保持在較高水平。在以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以績(jī)效為核心的主導(dǎo)思想下，公司大力鼓勵(lì)技術(shù)人員、 管理人員及一線(xiàn)員工開(kāi)展新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、新設(shè)備研究、新工藝革新等技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，以不斷提高生產(chǎn) 效率，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

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