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石英砂问答

石英砂的用途的介绍和特点(光伏级高纯石英砂逻辑梳理)

发布时间:2023-03-27  人气: 81

高纯石英作为重要基础性材料,广泛应用于半导体、光伏、光纤通信、精密光学、航空航天等战略新兴产业。 从应用领域来看,2018年半导体和光伏为全球高纯石英砂需求最大的两个行业,分别占比36%和34%。

中低端石英产品已实现国产化,但国内半导体、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、日本等市场高价进口。

近年来,随着国内技术进步、工艺革新,我国石英企业正向高端市场迈进,高端石英材料的国产化进程加快。在光伏产业,高纯石英砂主要用于制造石英坩埚,加料用石英管等用量约占1%。

光伏直拉单晶对石英砂的品质要求。

单晶发展方向:增加投料量,提升整棒率、成晶率 ,高晶棒品质,低非硅成本 。

坩埚性能要求:长寿命、高强度、大尺寸、高纯度、内表层结构稳定性、品质一致性、低造价。

石英砂性能要求:高纯度、低杂质、低羟基、低包裹体、粒度分布均匀等。

P型电池已达效率瓶颈,未来HJT、TOPCon等N型电池有望引领电池技术升级。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越来越多,使用寿命会较P型坩埚减少50-100小时,对应将会增加坩埚用量。

光伏级石英砂质量要求严苛,需求快速增长。

预计2022年石英砂需求6.64万吨,同比增长44.27%,其中内层砂需求3.32万吨;预计2023年石英砂需求9.39万吨,同比增长41.36%,其中内层砂需求3.75万吨。2021-2025年需求复合增速增长34.59%。分季度来看,预计2022Q1-4石英砂需求为1.33、1.46、1.73、2.13万吨,其中内层砂占比约50%。

原矿品质决定提纯上限,高品质矿床资源极为稀缺 。

杂质含量及赋存状态决定成矿潜力,只有极少部分矿床具有商业价值。

石英晶体中杂质含量及赋存状态是决定能否制成高纯石英的关键因素。综合评价高纯石英成矿潜力时,应充分考虑石英的化学成分、嵌布粒度、共生的脉石矿物、包裹体和晶格杂质共5个因素。由于提纯技术具有局限性,只有极少部分矿床可用于制造高纯石英砂。 不同地质成因岩石中化学纯度和杂质元素不尽相同,提纯工艺和难度差异很大,工业用途也大相径庭。一般光伏级石英砂首选为白岗岩石英和热液石英

原矿品质决定提纯上限,高品质矿床资源极为稀缺。

全球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、中国、加拿大等7个国家。

尤尼明和TQC矿源来自美国斯普鲁斯派恩地区的花岗质伟晶岩,是全球唯一受到阿乐汉尼绿片岩运动影响的高纯石英矿床,具有矿体规模大、石英中流体杂质少、矿石品质稳定等优点。根据《岩石矿物学》,该矿供给了全球90%以上的高纯石英砂,在相当长时间内甚至是唯一的来源地。

相比普通石英砂,高纯石英砂增加较多复杂工艺流程,且具有试剂纯度高、试剂腐蚀强、材料标准严、环境要求严苛、安全要求高的特点。由于高纯石英作为战略性新兴产业中的特殊材料,海外对国内进行技术封锁。

高纯石英砂依赖进口,国产化进程显著加快。2009年,石英股份实现高纯石英砂提纯技术突破,实现规模化生产,打破海外垄断。根据第三方披露的数据,整体上国产砂在关键指标上已经与进口砂接近,但仍然需要进一步提升品质。 之前行业石英坩埚内外层砂均采用进口砂,目前一般内层砂采用进口砂,外层砂采用国产砂。根据各厂商工艺不同,内层砂比例一般为40%-60%。

供需:总体紧张+结构性失衡。总体供需紧平衡:预计2022年石英砂需求约6.6万吨,供给约6.3万吨,总体供需紧张。从目前披露的行业扩产规划看,供需偏紧状态有望维持三年。供需结构性失衡:目前坩埚内层主要采用进口砂,预计2022年内层砂需求约3.3万吨,进口供给约2.4万吨,存在缺口。随着光伏产业快速发展,内层砂需求快速增长,如果海外无扩产规划或国产砂无法用于坩埚内层,供给将缺口持续放大。

石英坩埚占硅片成本较低。从非硅成本看,预计石英坩埚占比约10%;从生产成本看,预计石英坩埚占比约1.3% 。

下游对涨价不敏感。高纯石英砂占坩埚成本的72%,高纯石英砂每上涨1万元/吨,(1)假设坩埚顺价,拉晶非硅成本增加0.28分/W。(2)假设坩埚不顺价,硅片厂石英坩埚成本增加0.20分/W。 涨价弹性较大。全国产砂坩埚可能会影响成晶率,增加断线概率,从而增加生产成本。如果拉晶成本每增加1元/kg,对应拉晶成本增加0.23分/W,则可支撑上涨1万元/吨。

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