核心观点
　　供需方面，我们判断2023-2024年高纯石英砂供应都将比较紧张，构成软约束，但不会成为光伏产业链的卡脖子环节，因为硅片端还有调节空间，方法包括：延长石英坩埚使用时间、提升拉晶速率、缩短复投料时间、提升方棒成品率以及减少石英坩埚内层砂占比，根据我们的测算结果，以上方法同时使用，能够使2023年石英砂需求量下降至7.4万吨（减少1.9万吨），从而应对高纯石英砂供应紧张的问题。
　　价格方面，综合考虑2023年光伏高纯石英砂供需紧平衡、头部硅片企业为了稳固行业地位可能主动囤货、石英砂/坩埚在硅片和组件中成本占比较低，预计2023年高纯石英砂价格、石英坩埚持续上涨，2024年价格继续维持高位。
　　硅片成本方面，石英坩埚价格上涨、使用寿命缩短可能导致硅片企业之间成本出现较大分化。
　　摘要
　　高纯石英砂一般是指二氧化硅（SiO2）含量高、三氧化铁（Fe2O3）含量低的高端石英砂，主要用于光伏坩埚、电子元器件的绝缘材料等。当前高纯石英砂在石英坩埚成本占比超过90%，是光伏石英坩埚的核心原材料，石英坩埚当前在硅片、组件中的成本占比分别3.5、1.5%，成本占比较低，但可靠性要求高。
　　我们判断2023-2024年高纯石英砂供应都将比较紧张，构成软约束，但不会成为光伏产业链的卡脖子环节，因为硅片端还有调节空间。
　　需求方面，我们预计2023-2025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求量分别为9.3、13.1、16.8万吨，通过延长单个石英坩埚的使用时长25个小时、提升拉晶速率0.1mm/min，缩短复投料时间3h，提升方棒成品率3pct，预计2023年光伏高纯石英砂需求量最多可以减少1.9万吨至7.4万吨；
　　供给方面，由于稳定的矿源稀缺，检测和提纯技术壁垒较高，国内厂商扩产高纯石英砂步履维艰，海外供应商尤尼明、TQC又考虑其石英矿有云母、长石这类低价伴生矿也对扩产较为慎重，最终扩产的压力绝大部分落在了太平洋石英股份肩上。根据各家供应商扩产节奏，我们预计2023-2024年光伏高纯石英砂产量分别为9.5、15.2万吨；
　　供需平衡分析：在不考虑石英坩埚内外层要求不同的前提下，预计2023年供应紧平衡，2024年将得到缓解；若进一步考虑石英坩埚内层用砂要求较高，必须使用尤尼明、TQC的进口砂，按照内层用砂占比在35%左右，预计2023-2024年内层砂分别会出现0.4、0.9万吨缺口，则需要通过降低石英砂单耗或者内层砂占比来填补，具体而言，填补2023年缺口可以通过降低内层砂占比4.8pct或者降低石英砂单耗13.7%，填补2024年缺口可以通过降低内层砂占比6.6%或者降低石英砂单耗19%，以上参数均在可行范围内。
　　预计2023年高纯石英砂价格、石英坩埚持续上涨，2024年价格继续维持高位。
　　截止2023年3月7日，石英股份内、中、外层石英砂价格已经分别来到12、13、14万元/吨，进口砂价格已经来到20万元/吨；
　　2023年：考虑光伏高纯石英砂供需比已经来到105%、头部硅片企业为了稳固行业地位可能主动囤货、石英坩埚在硅片、组件成本中占比分别仅为为3.5%、1.5%，占比较低，但其质量可靠性在硅片拉晶关节至关重要，我们判断硅片厂、一体化组件厂对石英坩埚成本不敏感，石英坩埚、高纯石英砂价格弹性较大，我们判断2023年内高纯石英砂价格可能持续上涨。
　　2024年：随着石英股份新产能释放，预计高纯石英砂供应紧张的情况能够略微缓解，但考虑石英砂环节格局集中度极高（2022年TOP3市占率合计88%），行业龙头议价能力较强，我们预计2024年高纯石英砂价格依然将维持高位。
　　石英坩埚价格上涨、使用寿命缩短可能导致硅片企业之间成本出现较大分化。根据我们的测算结果，在使用寿命相同的情况下，石英坩埚含税价格买上涨1万元/只，对应硅片成本增加约1.6分/W；石英坩埚价格相同的情况下，使用寿命从350h下降到200h，硅片成本涨价幅度在0-3.5分/W；若石英坩埚价格从1.5万元/只上涨至3万元/只，同时寿命从350h下降至200h，对硅片成本的影响最多可达6分/W。
　　合成石英价格较高且性能尚不能满足合光伏石英坩埚要求，目前主要在半导体石英器件中，短期来看对缓解光伏高纯石英砂供应紧张局面的作用有限。目前海外进口的合成石英价格已经上升到50万元/吨以上，价格极高；另外，由于合成石英中铝含量较低，制作的石英坩埚耐高温性相对较差，长时间在高温环境中坩埚容易发生形变，不能满足光伏硅片拉晶长时间高温环境的使用需求。
　　投资建议：（1）高纯石英砂：高纯石英砂当前供应紧张，预计2023年价格上涨且弹性较大，2024年价格继续维持高位，石英砂供应商集中受益，建议关注石英股份、菲利华；（2）石英坩埚：核心原材料高纯石英砂供应量有限，此前与海外高纯石英砂供应商签订长协的石英坩埚厂预计盈利水平将显著提升，在高纯石英砂保供方面有优势的石英坩埚厂也将受益，建议关注欧晶科技、晶盛机电、天宜上佳。（3）硅片：我们认为龙头硅片厂商在供应链方面有显著优势，有望拉开与二线公司非硅成本差距，提示关注隆基绿能、

研究报告全文：证券研究报告行业深度报告石英砂坩埚供需紧平衡预计价格持光伏设备续上涨但不会成为硅片生产瓶颈核心观点维持强于大市供需方面我们判断2023-2024年高纯石英砂供应都将比较紧张朱玥构成软约束但不会成为光伏产业链的卡脖子环节因为硅片端还有调节空间方法包括延长石英坩埚使用时间提升拉晶速zhuyuecsccomcn率缩短复投料时间提升方棒成品率以及减少石英坩埚内层砂SAC编号S1440521100008占比根据我们的测算结果以上方法同时使用能够使2023王吉颖年石英砂需求量下降至74万吨减少19万吨从而应对高纯wangjiyingcsccomcn石英砂供应紧张的问题SAC编号S1440521120004价格方面综合考虑2023年光伏高纯石英砂供需紧平衡头部硅片企业为了稳固行业地位可能主动囤货石英砂坩埚在硅片和发布日期2023年03月13日组件中成本占比较低预计2023年高纯石英砂价格石英坩埚持续上涨2024年价格继续维持高位市场表现硅片成本方面石英坩埚价格上涨使用寿命缩短可能导致硅片30企业之间成本出现较大分化10摘要-10-30高纯石英砂一般是指二氧化硅SiO2含量高三氧化铁Fe2O3含量低的高端石英砂主要用于光伏坩埚电子元器件的绝缘材202329202239202249202259202269202279202289202299202319202339202212920221092022119料等当前高纯石英砂在石英坩埚成本占比超过90是光伏石光伏设备上证指数英坩埚的核心原材料石英坩埚当前在硅片组件中的成本占比分别3515成本占比较低但可靠性要求高相关研究报告我们判断2023-2024年高纯石英砂供应都将比较紧张构成软约束但不会成为光伏产业链的卡脖子环节因为硅片端还有调节空间需求方面我们预计2023-2025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求量分别为93131168万吨通过延长单个石英坩埚的使用时长25个小时提升拉晶速率01mmmin缩短复投料时间3h提升方棒成品率3pct预计2023年光伏高纯石英砂需求量最多可以减少19万吨至74万吨供给方面由于稳定的矿源稀缺检测和提纯技术壁垒较高国内厂商扩产高纯石英砂步履维艰海外供应商尤尼明TQC又考虑其石英矿有云母长石这类低价伴生矿也对扩产较为慎重最终扩产的压力绝大部分落在了太平洋石英股份肩上根据各家供应商扩产节奏我们预计2023-2024年光伏高纯石英砂产量分别为95152万吨供需平衡分析在不考虑石英坩埚内外层要求不同的前提下预计2023年供应紧平衡2024年将得到缓解若进一步考虑石英坩埚内层用砂要求较高必须使用尤尼明TQC本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国仅为本报告目的不包括香港澳门台湾提供在遵守适用的法律法规情况下本报告亦可能由中信建投国际证券有限公司在香港提供同时请参阅最后一页的重要声明光伏设备行业深度报告的进口砂按照内层用砂占比在35左右预计2023-2024年内层砂分别会出现0409万吨缺口则需要通过降低石英砂单耗或者内层砂占比来填补具体而言填补2023年缺口可以通过降低内层砂占比48pct或者降低石英砂单耗137填补2024年缺口可以通过降低内层砂占比66或者降低石英砂单耗19以上参数均在可行范围内预计2023年高纯石英砂价格石英坩埚持续上涨2024年价格继续维持高位截止2023年3月7日石英股份内中外层石英砂价格已经分别来到121314万元吨进口砂价格已经来到20万元吨2023年考虑光伏高纯石英砂供需比已经来到105头部硅片企业为了稳固行业地位可能主动囤货石英坩埚在硅片组件成本中占比分别仅为为3515占比较低但其质量可靠性在硅片拉晶关节至关重要我们判断硅片厂一体化组件厂对石英坩埚成本不敏感石英坩埚高纯石英砂价格弹性较大我们判断2023年内高纯石英砂价格可能持续上涨2024年随着石英股份新产能释放预计高纯石英砂供应紧张的情况能够略微缓解但考虑石英砂环节格局集中度极高2022年TOP3市占率合计88行业龙头议价能力较强我们预计2024年高纯石英砂价格依然将维持高位石英坩埚价格上涨使用寿命缩短可能导致硅片企业之间成本出现较大分化根据我们的测算结果在使用寿命相同的情况下石英坩埚含税价格买上涨1万元只对应硅片成本增加约16分W石英坩埚价格相同的情况下使用寿命从350h下降到200h硅片成本涨价幅度在0-35分W若石英坩埚价格从15万元只上涨至3万元只同时寿命从350h下降至200h对硅片成本的影响最多可达6分W合成石英价格较高且性能尚不能满足合光伏石英坩埚要求目前主要在半导体石英器件中短期来看对缓解光伏高纯石英砂供应紧张局面的作用有限目前海外进口的合成石英价格已经上升到50万元吨以上价格极高另外由于合成石英中铝含量较低制作的石英坩埚耐高温性相对较差长时间在高温环境中坩埚容易发生形变不能满足光伏硅片拉晶长时间高温环境的使用需求投资建议1高纯石英砂高纯石英砂当前供应紧张预计2023年价格上涨且弹性较大2024年价格继续维持高位石英砂供应商集中受益建议关注石英股份菲利华2石英坩埚核心原材料高纯石英砂供应量有限此前与海外高纯石英砂供应商签订长协的石英坩埚厂预计盈利水平将显著提升在高纯石英砂保供方面有优势的石英坩埚厂也将受益建议关注欧晶科技晶盛机电天宜上佳3硅片我们认为龙头硅片厂商在供应链方面有显著优势有望拉开与二线公司非硅成本差距提示关注隆基绿能中环股份风险提示1主流供应商高纯石英砂扩产进度不及预期当前高纯石英砂主要依赖石英股份尤尼明TQC三大供应商扩产但若扩产进度不及预期光伏硅片产能可能会受到石英坩埚产量的限制导致光伏产业链再次陷入博弈影响光伏终端需求与石英砂相关公司业绩2石英砂矿源有重大突破导致二线供应商石英砂扩产速度加快稳定大规模的矿源是高纯石英砂的扩产壁垒之一当前全球优质石英矿床较少国内企业常用的脉石英比较分散且提纯难度较高因此国内高纯石英砂扩产难度较大但若在石英砂矿源上有重大突破石英砂扩产速度可能加快导致高纯石英砂价格下降3合成石英砂进展加快合成石英目前价格和性能还不能满足光伏拉晶需求但若后续国产合成石英砂在成本量产方面进展较快可能会缓解当前石英砂供应紧张的局面导致高纯石英砂价格下降4硅片拉晶环节石英坩埚单耗大幅下降根据我们的测算结果通过通过延长单个石英坩埚的使用时长提升拉晶速率缩短复投料时间能够有效减少硅片拉晶环节的石英坩埚单耗若上述三个方案进度超预期可能导致石英坩埚单耗大幅下降石英砂供不应求的局面也将得到缓解请参阅最后一页的重要声明光伏设备行业深度报告目录核心观点11高纯石英砂石英坩埚核心原材料2023年光伏产业链短板111高纯石英砂是光伏石英坩埚的主要原材料成本占比90以上112高纯石英砂石英坩埚在硅片组件中成本占比分别仅为3515313石英坩埚价格上涨使用周期缩短对硅片成本影响较大可能导致硅片企业成本分化42高纯石英砂需求预计2023年需求约93万吨单耗是核心变量821预计2023-2024年光伏行业高纯石英砂需求量分别为93131万吨823硅片端提升拉晶效率能够有效降低石英砂单耗最多可以减少19万吨石英砂需求93高纯石英砂供需平衡分析1331高纯石英砂生产壁垒较高矿源和检测提纯技术是难点1332投产节奏海外扩产意愿不强主要依靠国内龙头预计2023年产量约95万吨1633平衡表分析预计2023年供应紧张价格持续上涨但不是硬缺口1834合成石英砂进口价格过高国内量产还需要时间204投资建议215风险提示24请参阅最后一页的重要声明光伏设备行业深度报告1高纯石英砂石英坩埚核心原材料2023年光伏产业链短板11高纯石英砂是光伏石英坩埚的主要原材料成本占比90以上高纯石英砂一般是指二氧化硅含量高三氧化铁含量低的高端石英砂是石英经过粉碎筛选酸洗水洗煅烧等工艺制成的石英颗粒主要用于光伏坩埚电子元器件的绝缘材料等场景图表1高纯石英砂是二氧化硅含量高三氧化铁含量低的高端石英砂产品名称二氧化硅SiO2含量Fe2O3含量主要用途普通石英砂90-99006-002普通玻璃铸造耐火材料精制石英砂99-9950005光学仪器玻璃等光伏坩埚电子元件的绝缘材料大型集成电路封装不透明石英高纯石英砂995-9990001玻璃高级光学玻璃硅酸钾等资料来源智研咨询中信建投图表2高纯石英砂在光伏行业主要用于制作硅片拉晶使用的石英坩埚资料来源欧晶科技招股说明书中信建投光伏行业中高纯石英砂主要用于拉晶环节的石英坩埚光伏石英坩埚使用的石英砂对纯度和不同杂质含量均有要求具体而言纯度方面石英砂纯度是影响石英坩埚品质的重要因素尤其是与硅料直接接触的内层石英砂纯度越低在高温熔制的过程中就越容易产生黑点气泡如果用在内层砂长时间在高温环境下石英坩埚内壁所含气泡将受热释放从而影响拉晶的稳定性和良率因此石英坩埚内层对石英砂的纯度要求最高对应价格也更高杂质方面石英坩埚对不同杂质含量都存在要求例如碱金属杂质含量过高会促使坩埚析晶使坩埚失透也叫析晶和变形羟基含量过高会导致坩埚鼓包等请参阅最后一页的重要声明1光伏设备行业深度报告图表3石英砂品质会影响石英坩埚的质量石英坩埚质影响现象导致的原因量问题严重的析晶对拉单晶的影响很1石英坩埚受到沾污在所有队石英坩埚的沾污中碱金属离子钾K石英坩埚在高大石英坩埚内壁发生析晶时有钠Na锂Li和碱土金属离子钙Ca镁Mg这些离子的温下具有趋向可能破换坩埚内壁原有的涂层存在是石英坩埚产生析晶的主要因素变成二氧化硅这将导致涂层下面的气泡层和熔2在操作过程中因操作方法不当也会产生析晶如在防止石英坩埚和的晶体方石石英坩埚硅发生反应造成部分颗粒状氧装填硅料的过程中带入的汗水口水油污尘埃等英这个过程析晶化硅进入熔硅内使得正在生长3新的石墨坩埚未经彻底煅烧或受到沾污就投入使用是造成石英坩称为再结晶也中的晶体结构发生变异而无法正埚外层析晶的主要原因称为失透通常长晶析晶将减薄石英坩埚原4用于拉晶的原料纯度低所含杂质太多或清洗工艺存在问题常也称为析有的厚度降低了坩埚的强度容5熔料时温度过高也将加重析晶的程度晶易引起石英坩埚的变形6石英坩埚的生产清洗包装过程中受到沾污石英坩埚变形后在拉晶过程中1装料方法不当在液位线上的料与石英坩埚的接触呈面接触状态随着埚位的上升石英坩埚变形这在熔料过程中容易发生挂边导致坩埚变形坩埚最上部全部装了的凸出部分将碰撞到导流筒影碎小细料这在熔料时易发生下部已溶完上部呈结晶状态而造成响或无法继续正常的拉晶坩埚变形溶料中发生挂边造成的石英坩埚2熔料方法不当变形坩埚上口向内凸出过多3温度过高由于硅熔点为1420一般的熔料温度在15501600当溶完料埚位上升到正常引晶位左右如果熔料温度过高在熔料过程中极易发生变形石英坩埚石英坩埚使用后置时已碰撞到导流筒这将直4温度过低当熔料料温度偏低时坩埚上部的料与埚壁接触处易发变形变形接导致不能拉晶的严重后果生似熔非熔的状态当下部料熔完上部已挂边的块料将石英坩埚下溶料中发生鼓包且鼓包较大时拉二发生变形在拉晶过程中随着液位的下降5原料质量参差不齐其所含杂质远高于原始多晶酸洗工艺不尽完鼓包会渐渐露出液面这时已经善这对坩埚的正常使用影响也非常大主要表现在容易发生严重拉出的晶棒会碰擦鼓包如不及析晶时停炉会发生晶棒跌落的严重事6石英本身存在质量问题石英坩埚在生产清洗包装中受到沾污故发生析晶包括液位线以上的部分这样石英坩埚原有的厚度会减薄强度也随之下降容易发生变形资料来源石英坩埚对拉晶的影响和常见石英坩埚问题解析中信建投当前高纯石英砂在石英坩埚中的成本占比超过90是石英坩埚的核心原材料目前主流的3236寸坩埚石英砂单耗分别约为90kg110kg参考当前石英坩埚厂内中外层砂占比分别为353540内中外层高纯石英砂含税单价分别为71220万元对应高纯石英砂成本占比分别为9293请参阅最后一页的重要声明2光伏设备行业深度报告图表4高纯石英砂在石英坩埚中的成本约为92-9332寸石英坩埚成本构成36寸石英坩埚成本构成单位石英砂成本单位石英砂成本单位石墨电极成本单位石墨电极成本单位石英板成本单位石英板成本单位直接人工单位直接人工单位电力成本单位电力成本单位其他制造费用单位其他制造费用9293资料来源欧晶科技招股说明书中信建投12高纯石英砂石英坩埚在硅片组件中成本占比分别仅为3515当前石英坩埚在硅片组件成本中占比分别为3515按照32寸石英坩埚含税价格15万元只占比较低但其质量可靠性在硅片拉晶关节至关重要因此硅片厂一体化组件厂对石英坩埚成本不敏感石英坩埚高纯石英砂价格弹性较大参考CPIA数据2022年拉棒单炉投料量已经达到3100kg按照硅料价格23万元吨对应单锅硅料价值量在713万元石英坩埚承载的产品价值量极高图表5石英坩埚在硅片成本中占比约35图表6石英坩埚在组件成本中占比约15硅片成本构成组件成本构成硅成本焊带硅片-坩埚成本硅片-坩埚成本石英坩埚石英坩埚2硅片-非坩埚成本碳碳热场铝边框150347电池非硅成本拉棒电力9胶膜氩气拉棒人工玻璃拉棒设备玻璃铝边框拉棒环节其他费用11焊带开方线硅片-非坩埚成本接线盒胶膜开方设备51硅胶开方其他费用5包装金刚线成本人工成本硅成本冷却液成本电池非硅成本切片电力制造费用8413资料来源Solarzoom中信建投资料来源Solarzoom中信建投备注按照32寸石英坩埚含税单只价格15万元只测算备注按照32寸石英坩埚含税单只价格15万元只测算请参阅最后一页的重要声明3光伏设备行业深度报告图表7石英坩埚在硅片组件成本中占比较低但可靠性要求高因此硅片组件厂对石英坩埚成本不敏感场景1场景2场景3场景4石英砂12万元石英砂涨价50石英砂涨价100石英砂涨价300当前价格石英坩埚成本元只13400196002580050600其中石英砂成本12400186002480049600石英砂单耗kg只100100100100石英砂加权平均单价万元吨124186248496内层砂价格万元吨20304080中层砂价格万元吨12182448外层砂价格万元吨71051428其中其他材料成本1000100010001000石英坩埚价格元只18760274403612070840毛利率假设40404040单只石英坩埚硅片产量MW按照350小时057057057057石英坩埚单W成本元W0029005006012石英坩埚在硅片中成本占比436989161石英坩埚在组件中成本占比19314075资料来源Solarzoom中国粉体网中信建投13石英坩埚价格上涨使用周期缩短对硅片成本影响较大可能导致硅片企业成本分化131使用寿命相同的情况下石英坩埚含税价格每涨1万元硅片成本增加16分W当前32寸石英坩埚含税价格约为15万对应石英坩埚在硅片中的成本约为23分W在相同的使用周期情况下石英坩埚含税价格每涨1万元只对应硅片成本增加约16分W图表8石英坩埚含税价格每涨1万元只对应硅片成本增加16分W场景1场景2场景3场景4默认场景1石英坩埚含税价格25万石英坩埚含税价格35万石英坩埚含税价格45万石英坩埚含税价格15万价格上涨67价格上涨133价格上涨200石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命350h硅片成本合计元W0670068600160701003107170047其中硅成本0560056005600560其中电力氩气开方0063006300063000630切片等其他费用其中石英坩埚002300390016005400310070047其中碳碳热场0006000600006000060其中拉棒人工0006000600006000060其中拉棒设备0012001200012000120资料来源CPIA中信建投请参阅最后一页的重要声明4光伏设备行业深度报告图表9石英坩埚含税价格每涨1万元只对应硅片成本增加16分W其中硅成本其中电力氩气开方切片等其他费用其中碳碳热场其中拉棒人工其中拉棒设备其中石英坩埚硅片成本元W080070072067069070007002004005060006006006006050040030056056056056020010000场景1场景2场景3场景4默认场景1石英坩埚含税价格25万元石英坩埚含税价格35万元石英坩埚含税价格45万元石英坩埚含税价格15万元价格上涨67价格上涨133价格上涨200石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命350h寿命缩短0寿命缩短0寿命缩短0资料来源CPIA中信建投132石英坩埚价格相同情况下使用寿命从350h下降到200h硅片成本涨价幅度在0-35分W当石英坩埚的含税价格在15-3万元只区间内时同样价格前提下石英坩埚使用寿命从350h下降至200h将导致硅片单W成本增加0-35分W根据我们的测算结果成本变化核心影响因素是单位时间内石英坩埚的成本碳碳热场拉棒人工拉棒设备等固定摊销的影响非常小当前石英坩埚使用寿命有缩短的趋势主要原因包括1N型硅片纯度要求提高更换石英坩埚的频率也加快P型硅片石英坩埚适应时间通常在350-400小时而N型硅片可能下降至200-300小时2可用作坩埚内层的优质高层石英砂供应紧张部分坩埚内层砂占比大幅降低导致在P型硅片拉晶时使用寿命缩短到200-300个小时图表10N型硅片拉晶或使用劣质石英坩埚拉晶时石英坩埚的寿命会从350-400h左右下降至200-300h左右石英坩埚使用寿命P型硅片N型硅片优质石英坩埚350-400h200-300h劣质石英坩埚200-300h-资料来源公司公告中信建投石英坩埚寿命对硅片成本的影响主要通过石英坩埚碳碳热场拉棒人工拉棒设备成本体现具体而言石英坩埚在硅片中的单位成本主要与石英坩埚每小时寿命对应的价格相关每小时的坩埚成本越高对应硅片的单W成本越高当坩埚含税价格在15-3万元只区间内时同一价格水平下使用寿命的请参阅最后一页的重要声明5光伏设备行业深度报告不同对硅片单W成本的影响在0-35分W场景1vs场景9影响非常大若石英坩坩埚寿命从350h下降至200h下降幅度为43价格也同步下降43则硅片成本中石英坩埚的成本不会有变化参考下表中场景6因为相同时间内石英坩埚产出的硅片数量一致消耗的坩埚成本也一致但若石英坩埚寿命下降同样幅度而价格不变在当前石英坩埚含税价格为15万元只的情形下使用寿命短的坩埚硅片单片单W成本将分别增加013元片17分W参考下表中场景7另外在相同前提下若未来石英坩埚含税价格翻倍至3万元只寿命缩短带来的成本差也会进一步扩大硅片单片单W成本将分别增加027元片35分W碳碳热场拉棒人工拉棒设备在硅片中的单位成本主要和1年内更换石英坩埚的次数以及更换石英坩埚占用的时间相关石英坩埚寿命越短1年内更换次数越多占用时间越长单晶炉年产量越低固定成本摊销越高因此若石英坩埚使用寿命从350h下降至200h1年中的启停炉次数将从22次增加至37次假设停炉重启耗时为40h单晶炉年产量将从128MW下降至119GW硅片碳碳热场拉棒人工拉棒设备成本分别将增加040407分片合计为14分片对应02分W参考下表中场景6影响非常小图表11石英坩埚含税价格为15万元只时使用寿命从350h下降到200h硅片成本增加幅度为0-19分W场景1场景5场景6场景7默认场景1石英坩埚含税价格08万石英坩埚含税价格09万石英坩埚含税价格15万石英坩埚含税价格15万价格下降47价格下降43价格不变石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命200h石英坩埚寿命200h石英坩埚寿命200h寿命缩短43寿命缩短43寿命缩短43硅片成本合计元片5115110000251200145250147其中硅成本426426042604260其中电力氩气开方048048004800480切片等其他费用其中石英坩埚018016-001401800310133其中碳碳热场005005000400500040050004其中拉棒人工005005000400500040050004其中拉棒设备009010007010007010007硅片成本合计元W06700670067200020690019其中硅成本0560056005600560其中电力氩气开方0063006300063000630切片等其他费用其中石英坩埚00230021-00020023000410017其中碳碳热场0006000700005000700005000700005其中拉棒人工0006000700005000700005000700005其中拉棒设备0012001300009001300009001300009资料来源CPIA中信建投请参阅最后一页的重要声明6光伏设备行业深度报告图表12石英坩埚含税价格3万元只时使用寿命从350h下降到200h硅片成本增加幅度为0-37分W场景1场景7场景8场景9默认场景1石英坩埚含税价格15万默认场景2石英坩埚含税价格3万元石英坩埚含税价格15万价格不变石英坩埚含税价格3万元价格不变石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命200h石英坩埚寿命350h石英坩埚寿命200h寿命缩短43寿命缩短43硅片成本合计元片511525015528556028其中硅成本42642604264260其中电力氩气开方04804800480480切片等其他费用其中石英坩埚018031013035062027其中碳碳热场00500500040050050004其中拉棒人工00500500040050050004其中拉棒设备009010007009010007硅片成本合计元W06706900190690730037其中硅成本05605600560560其中电力氩气开方006006300060060切片等其他费用其中石英坩埚00200400170050080035其中碳碳热场00100070000500100100005其中拉棒人工00100070000500100100005其中拉棒设备00100130000900100100009资料来源CPIA中信建投133若同时考虑石英坩埚价格上涨寿命缩短对硅片的影响最多可达6分W假设石英坩埚成本从15万元只上涨至3万元只同时寿命从350h下降至200h预计石英坩埚对硅片单W成本的影响约为6分W这意味着对于硅片公司而言石英砂和石英坩埚锁定的量和价的水平差异会导致各家硅片成本拉开较大的差距请参阅最后一页的重要声明7光伏设备行业深度报告图表13石英坩埚价格从15万上涨至3万寿命从350h缩短到200h影响硅片成本约6分W硅片成本元W-场景1坩埚价格上涨至3万元只带来的成本增加坩埚寿命缩短到200h带来的成本增加硅片成本元W-场景9075074004107307207107000170690730680002067066067065场景1-硅片成本石英坩埚含税价格15万元石英坩埚含税价格15万元石英坩埚涨价到3万场景9-硅片成本石英坩埚含税价格15万元坩埚寿命缩短到200h坩埚寿命缩短到200h石英坩埚成本增加石英坩埚含税价格3万元石英坩埚寿命350h碳碳热场等摊销成本增加石英坩埚成本增加石英坩埚寿命200h资料来源CPIA中信建投2高纯石英砂需求预计2023年需求约93万吨单耗是核心变量21预计2023-2024年光伏行业高纯石英砂需求量分别为93131万吨我们预计2023-2025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求量分别为93131168万吨核心假设包括1光伏装机预计2023-2025年全球光伏装机规模分别为350450550GW对应12容配比对应组件硅片产量分别为440565691GW2N型硅片产量预计2023-2025年N型硅片产量分别为120240360GW占比分别为2742523石英砂单耗假设P型N型硅片生产的石英砂单耗分别为178312吨GW分别假设使用时间为350200小时图表14预计2023-2025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求量分别为93131168万吨20212022E2023E2024E2025E装机规模GW154240350450550容配比1212121212组件产量GW1848288420540660硅片产量GW193301440565691请参阅最后一页的重要声明8光伏设备行业深度报告20212022E2023E2024E2025E其中P型硅片GW185271320325331其中N型硅片GW830120240360N型硅片占比410274252石英坩埚需求数量万个34956792813051683其中P型硅片石英坩埚单位产出-350小时MW只057057057057057其中N型硅片石英坩埚单位产出-200小时MW只033033033033033对应P型硅片石英砂单耗吨GW178178178178178对应N型硅片石英砂单耗吨GW312312312312312石英砂需求数量万吨355793131168石英坩埚平均石英砂单耗kg只100100100100100资料来源CPIA中信建投图表15预计2023-2025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求量分别为93131168万吨石英砂需求数量万吨2016815131931057535020212022E2023E2024E2025E资料来源CPIA中信建投23硅片端提升拉晶效率能够有效降低石英砂单耗最多可以减少19万吨石英砂需求影响高纯石英砂需求的核心指标在于石英砂单耗与石英坩埚的使用寿命与硅片拉晶的效率高度相关通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率我们预计2023年高纯石英砂需求量可以从93万吨下降到74万吨减少约19万吨具体而言1延长单个石英坩埚的使用时长若将P型N型硅片生产的石英坩埚使用寿命从当前的350200小时提升25小时至375225小时预计2023年高纯石英砂总需求量可以从93万吨下降至85万吨减少约08万吨2提升长晶速率若将拉晶速率从14mmmin提升至15mmmin预计2023高纯石英砂需求量可以从93万吨下降至88万吨减少约05万吨3缩短复投料时间若将复投料时间从25h下降3h到22h预计2023年高纯石英砂需求量可以从93万吨下降至89万吨减少约04万吨4提升单晶硅方棒成品率若将单晶硅方棒成品率从63提升至66预计2023年高纯石英砂需求量可以从93万吨下降至89万吨减少约04万吨请参阅最后一页的重要声明9光伏设备行业深度报告5若以上4个方法同时使用则预计2023年高纯石英砂需求量可以从93万吨下降到74万吨减少约19万吨图表16通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率PN型硅片石英砂单耗最多可下降3369吨GW高纯石英砂平均单耗吨GW350307291295293300272238250175200163167169167143150100500182-P型182-N型182-P型182-N型182-P型182-N型182-P型182-N型182-P型182-N型182-P型182-N型场景1场景2场景3场景4场景5场景6默认场景使用周期提升25小时长晶速率提升复投料时间缩短3h提升方棒成品率3pct4个方法全用01mmmin资料来源CPIA中信建投图表17通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率PN型硅片石英砂单耗最多可下降3369吨GW场景1场景2场景3场景4场景5场景6默认场景使用周期提升长晶速率提升复投料时间提升方棒4个方法全用项目25小时01mmmin缩短3h成品率3pct182182182182182182182182182182182-P182-NP型N型P型N型P型N型P型N型P型N型型型单根重量kg503503503503503503503503503503503503长晶速率mmmin130130130130140140130130130130140140单根总时长h565656565252565656565252单次复投耗时h252525252525222225252222石英坩埚寿命h350200375225350200350200350200375225一个石英坩埚出棒数棒432546284526452643255030单锅对应拉棒单炉投料量kg216212362317139022751300224512832162123625361522硅片拉晶损耗占比303030303030303025252525产量切方损耗占比303030303030303025252525酸洗损耗占比101010101010101005050505边斜头尾料占比300300300300300300300300285285285285对应单晶硅方棒成品率630630630630630630630630660660660660对应方棒重量kg锅1362778146087614338191414808142781616741004单kg方棒出片数片kg550550550550550550550550550550550550请参阅最后一页的重要声明10光伏设备行业深度报告合计出片数万片锅754380487945784478459255单片功率W767676767676767676767676合计出片功率MW锅057033061037060034059034060034070042石英砂石英坩埚单耗个GW175230661635272516652914168729531672292614262377坩埚石英坩埚石英砂平均单耗kg100100100100100100100100100100100100单耗高纯石英砂平均单耗吨GW175307163272167291169295167293143238停炉重启耗时h404040404040404040404040单台每年每台生产锅数锅台年223721332237223722372133炉子每年生产方棒重量吨台年312831293230323032303533年产量每年合计出片数万片台年168156169159177164175162176164194183每年合计出片功率MW台年128119129121135125133124134125148139资料来源CPIA中信建投图表18通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率2023年石英砂需求量最多可以下降约19万吨其中内层砂需求量万吨其中外层砂需求量万吨2023年高纯石英砂需求量万吨9310088898985748060605855575848402032303131312600场景1场景2场景3场景4场景5场景6默认场景使用周期长晶速率提升复投料时间方棒成品率4个方法全用提升25小时01mmmin缩短3h提升3pct资料来源CPIA中信建投图表19通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率2024年石英砂需求量最多可以下降约19万吨场景2场景3场景4场景5场景1场景62024年石英砂需求敏感度测算使用周期提升长晶速率提升复投料时间缩提升方棒成品默认场景4个方法全用25小时01mmmin短3h率3pctP型350hP型375hP型350hP型350hP型350hP型375h核心假设1石英坩埚使用时长N型200hN型225hN型200hN型200hN型200hN型225h核心假设2拉晶速率mmmin131314131314请参阅最后一页的重要声明11光伏设备行业深度报告场景2场景3场景4场景5场景1场景62024年石英砂需求敏感度测算使用周期提升长晶速率提升复投料时间缩提升方棒成品默认场景4个方法全用25小时01mmmin短3h率3pct核心假设3复投料时间h252525222522核心假设4单晶硅方棒成品率h636363636666硅片产量GW440440440440440440其中P型硅片GW320320320320320320其中N型硅片GW120120120120120120N型硅片占比272727272727石英坩埚需求数量万个928849882893885741其中P型硅片石英坩埚单位产出MW只057061060059060070其中N型硅片石英坩埚单位产出MW只033037034034034042对应P型硅片石英砂单耗吨GW175163167169167143对应N型硅片石英砂单耗吨GW307272291295293238石英砂需求数量万吨938588898974其中内层砂需求量万吨323031313126其中外层砂需求量万吨605557585848石英坩埚内层砂占比353535353535石英坩埚平均石英砂单耗kg只100100100100100100调整参数后石英砂需求下降幅度万吨-078-046-034-042-187资料来源CPIA中信建投图表20通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率2024年石英砂需求量最多可以下降约27万吨其中内层砂需求量万吨其中外层砂需求量万吨2024年高纯石英砂需求量万吨1311401241261251191201031008582818077816760404620414344443600场景1场景2场景3场景4场景5场景6默认场景使用周期长晶速率提升复投料时间方棒成品率4个方法全用提升25小时01mmmin缩短3h提升3pct资料来源CPIA中信建投请参阅最后一页的重要声明12光伏设备行业深度报告图表21通过微调坩埚使用周期长晶速率复投料时间方棒成品率2024年石英砂需求量最多可以下降约27万吨场景2场景3场景4场景5场景1场景62024年石英砂需求敏感度测算使用周期提升长晶速率提升复投料时间缩提升方棒成品默认场景4个方法全用25小时01mmmin短3h率3pctP型350hP型375hP型350hP型350hP型350hP型375h核心假设1石英坩埚使用时长N型200hN型225hN型200hN型200hN型200hN型225h核心假设2拉晶速率mmmin131314131314核心假设3复投料时间h252525222522核心假设4单晶硅方棒成品率h636363636666硅片产量GW565565565565565565其中P型硅片GW325325325325325325其中N型硅片GW240240240240240240N型硅片占比424242424242石英坩埚需求数量万个130511861241125712461034其中P型硅片石英坩埚单位产出MW只057061060059060070其中N型硅片石英坩埚单位产出MW只033037034034034042对应P型硅片石英砂单耗吨GW175163167169167143对应N型硅片石英砂单耗吨GW307272291295293238石英砂需求数量万吨131119124126125103其中内层砂需求量万吨464143444436其中外层砂需求量万吨857781828167石英坩埚内层砂占比353535353535石英坩埚平均石英砂单耗kg只100100100100100100调整参数后石英砂需求下降幅度万吨-120-065-048-059-271资料来源CPIA中信建投3高纯石英砂供需平衡分析31高纯石英砂生产壁垒较高矿源和检测提纯技术是难点高纯石英砂在矿源和提纯技术上具有较高的生产壁垒因此常年以来我国均以进口为主高纯石英砂供应壁垒1符合高纯石英砂品质要求品质稳定储量大的矿源十分难找对于高纯石英砂制备而言优质的石英矿应该具备石英含量高杂质容易被分离两个特性根据不同的成矿特性和理化特性石英矿物可以分为岩浆岩型花岗伟晶岩变质型脉石英岩热液型石英岩沉积型石英砂岩其中花岗伟晶岩和脉石英中的石英晶粒结晶粒度粗易于单体解离是中高端高纯石英砂加工的理想原料请参阅最后一页的重要声明13光伏设备行业深度报告图表22花岗伟晶岩和脉石英是中高端高纯石英砂加工的理想原料矿床类型石英岩类型特点典型矿床岩浆岩型花岗伟晶岩石英含量30左右结晶粒度粗单体石英杂质含量极少美国北卡罗来那州SprucePine热液型脉石英岩石英含量大于99含有少量铁矿物湖北薪春江苏东海变质型石英岩石英含量在9599含有少量黏土长石及铁矿物安徽风阳辽宁本溪沉积型石英砂岩石英含量95含有长石云母硅质黏土及金红石铁矿物等江苏苏州云南昆明资料来源高纯石英砂资源及加工技术分析中信建投海外高纯石英砂龙头尤尼明矽比科TQC以花岗伟晶岩为原料生产高纯石英砂矿床位于美国北卡罗来纳州西部米切尔县的斯普鲁斯派恩镇矿床矿权由TQC和尤尼明持有具有超过100年的悠久采矿历史在相当长的一段时间里是全球唯一的高纯石英砂来源地主产石英长石云母石英含量30左右已经探明的资源储量超过1000万吨尽管花岗伟晶岩的石英含量相比脉石英岩石英含量大于99不高但是石英结晶粒度粗磨矿后与脉石脉石是矿石中有用矿物伴生的无用固体物质可以完全解离单体石英杂质含量极少几乎不含镁铁质矿物并且矿石性质稳定因此非常适合用于高纯石英砂的生产全球范围内高纯石英原料矿床极为稀缺很难找到第二个能与TQC尤尼明持有的斯普鲁斯派恩矿床媲美的矿床因此国内企业主要使用脉石英作为高纯石英砂原料提纯工艺难度更大海外来看高纯石英原料矿床分布于美国挪威澳大利亚俄罗斯毛里塔尼亚加拿大等6个国家绝大部分以脉石英型为主而非花岗伟晶岩国内来看我国虽然硅质资源丰富但大部分都是普通的硅石矿主要用在普通玻璃石材和建筑用砂上已经探明的石英矿物中还没有发现具有工业价值的大型花岗伟晶岩矿床而是以石英岩探明231亿吨石英砂岩探明155亿吨脉石英岩探明05亿吨这类品质较差的石英原料为主使用类原料制备高纯石英砂对提纯工艺提出了更高的要求图表23当前全球生产高纯石英砂最好的矿床是TQC尤尼明持有的斯普鲁斯派恩矿床开发利用国家地区矿床类型矿业公司资源量万吨现状挪威石英股份公司TheQuartzCorp1000生产美国北卡罗来纳州斯普鲁斯派恩白岗岩型矽比科北美公司SibelcoNorthAmericaInc--生产探明4378美国爱达荷州博维尔风化残积型艾矿产股份公司I-Mineralslnc勘探推断8857挪威诺尔兰郡德拉格伟品岩型挪威石英股份公司TheQuartzCorp267生产控制1899挪威霍达兰郡内索登热液脉石英型挪威北欧石英股份公司NordicQuartzAS勘探推断893俄罗斯车里雅宾斯克州克什特姆热液脉石英型俄罗斯石英有限责任公司RussiaQuartzLLC储量136生产俄罗斯汉特-曼西自治区萨兰保尔热液脉石英型极地石英股份公司JSCPolarQuartz33生产石墨烯与太阳能技术有限公司白泉热液脉石英型推断150生产GrapheneSolarTechnologiesLtd石墨烯与太阳能技术有限公司石英山热液脉石英型预测1400勘探澳大利亚昆士兰州GrapheneSolarTechnologiesLtd探明控制糖袋山热液脉石英型高纯石英有限公司UltraHPQ勘探12070m灯塔热液脉石英型亨特贝二氧化硅有限公司探明推断1834生产请参阅最后一页的重要声明14光伏设备行业深度报告HunterBaySilicaPtyLtd预测500佩特拉矿产有限公司地表推断100澳大利亚维多利亚州克雷西克金矿尾型勘探PetraMineralsPtyLtd地下预测100加拿大魁北克省约翰比兹热液脉石英型PAL公司PlacementsAppalacheI966Ltee控制225勘探毛里塔尼亚石英股份公司查来热液脉石英型探明725生产QuartzIncSAMauritania毛里塔尼亚努瓦迪布湾省毛里塔尼亚矿产公司乌姆阿奎尼纳热液脉石英型预测5001000停产TheMauritanianMineralsCo控制3915中国湖北蕲春灵虬山热液脉石英型湖北省蕲春县灵虬山石英生产推断114资料来源全球石英矿资源分布中信建投高纯石英砂供应壁垒2提纯技术我国起步晚于欧美40年并且由于海外技术封锁矿石品质不同需要完全自研高纯石英砂的制备工艺一直被美欧等国家控制并且严格保密而我国高纯石英砂制备技术研究起步比海外晚40年欧美等发达国家在20世纪40年代就已经开始研究使用低品位的石英矿经提纯制备高纯石英砂目前这些国家技术成熟设备先进生产的高品质石英砂质量稳定相比之下我国直到20世纪80年代才开始进行高纯石英砂的制备研究由于技术限制大部分厂商生产的石英砂只能达到中低端水平高纯石英砂主要通过进口图表2420世纪40年代欧美等发达国家就已经开始研究使用低品位石英矿斯普鲁斯派恩矿床提纯制备高纯石英砂时间斯普鲁斯派恩矿床高纯石英砂提纯技术进展二战前当地主要开采云母片岩伟晶岩中的云母和长石位于阿什维尔市的北卡罗来纳州矿物研究实验室MRL与区内2家采矿公司合作发明了化学浮选工艺能够从花岗岩伟1949年晶岩白岗岩中分选出石英长石云母石榴石等矿物国际市场对高纯石英砂的需求快速增长MRL实验室改进浮选工艺对矿区的云母长石矿尾矿开展选矿实验最终建成一1970年后套成熟的高纯石英提纯流程成为流行世界的标准提纯工艺尤尼明公司自1970年期就在改矿区采矿采用MRL改进的提纯工艺生产高纯石英砂并建立了超纯石英的IOTA标准资料来源全球石英矿资源分布中信建投图表25美国尤尼明提纯技术先进生产的IOTA系列高纯石英砂品质卓越被视作国际标准高纯石英砂元素含量mgkgIOTA-国际标准IOTA-4IOTA-6IOTA-8AI14888Fe030301005Ca06070704K070401005Li050202005Na1101005B010005005005资料来源高纯石英砂制备技术研究现状中信建投请参阅最后一页的重要声明15光伏设备行业深度报告海外石英砂矿和国内石英砂矿品质不一样提纯方案借鉴意义有限TQC尤尼明采用美国斯普鲁斯派恩矿床的花岗伟晶岩为原料生产高纯石英砂该矿床石英含量仅30有云母长石等伴生矿而国内石英矿主要以石英岩石英砂岩脉石英岩为主海外也暂未找到可供进口的与斯普鲁斯派恩矿床类似的矿源因此TQC尤尼明现有的提纯方案对国内供应商而言借鉴意义有限我国石英矿杂质种类赋存状态记分布差异较大也给提纯造成很大困难从提纯流程来看首先要对矿石质量进行判别优选之后再根据石英矿中杂质赋存状态选择有针对性的加工技术从而去除石英矿中的独立矿物杂质晶格杂质包裹体杂质等最终得到高纯石英砂但国内石英矿杂质种类赋存状态记分布差异较大若经常更换矿源提纯流程中的各项参数也要不断调整导致提纯难度加大32投产节奏海外扩产意愿不强主要依靠国内龙头预计2023年产量约95万吨目前全球高纯石英砂主要的供应商包括尤尼明TQC和石英股份2022年3家供应商在国内光伏高纯石英砂市场的市占率合计约为88图表26国内光伏高纯石英砂主要供应商包括尤尼明TQC石英股份2022年市占率合计约为882022年国内光伏高纯石英砂市场格局国产二三线厂商0912尤尼明矽比科1419天阔石TQC1216石英股份4053资料来源公司公告中信建投目前高纯石英砂扩产主要以国内石英股份为主海外龙头尤尼明TQC扩产意愿不强国内二线场尽管产能不少但高品质的内层砂产量极少预计2023-2024年全球光伏高纯石英砂供应量分别为95152万吨其中内层砂只算尤尼明TQC供给量分别为2832万吨请参阅最后一页的重要声明16光伏设备行业深度报告图表27预计2023-2024年全球光伏高纯石英砂供应量分别为95152万吨尤尼明矽比科天阔石TQC石英股份国产二三线厂商合计万吨年15216高纯石英砂产量万吨年15141295107512105809655404122121214162002022A2023E2024E资料来源公司公告中信建投海外供应商尤尼明TQC矿源集中且充足提纯技术领先但扩产意愿不强尤尼明和TQC共通持有美国北卡罗来纳州西部米切尔县的斯普鲁斯派恩矿床该矿床主要为花岗伟晶岩已探明的资源储量超过1000万吨矿源储备充足但石英含量只在30左右脉石英石英含量大于99但提纯难度比花岗伟晶岩高其余主要是云母长石伴生矿而美国云母长石近10年出口规模持续下降单价也比较低因此尤尼明TQC不愿意增加开采规模目前尤尼明TQC每年高纯石英砂产能合计约45-48万吨年其中供应给光伏的部分大约在25-28万吨年左右余下的主要给半导体行业近期高纯石英砂市场需求较好尤尼明TQC后续可能会适当扩产新产能最快也要到2024年才能释放尤尼明TQC使用的斯普鲁斯派恩矿床伴生矿为云母长石占比约70但价值量低且出口量较小美国出口云母价格-低端万元吨美国出口云母数量-高端吨美国出口云母数量-低端吨美国出口云母价格-高端万元吨美国出口云母数量合计吨154000334233423000107742000153215321395139513191319592478778774574570670669869868868868468465165164164161361310005954904904514513963963303302912912672672262262152152072070651281141141131138181002008201819951996199719981999200020012002200320042005200620072009201020112012201320142015201620172019202020211994资料来源海关总署中信建投请参阅最后一页的重要声明17