石英砂行业研究:石英砂、坩埚供需紧平衡预计价格持续上涨精选版.docx
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1、中信建投,朱珥、王吉颖)1、高纯石英砂:石英生埸核心原材 料,2023年光伏产业链短板1.1、高纯石英砂是光伏石英可烟的主要原材料,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、煨烧等工艺制成的石英颗粒,主要用于光伏用 士覆、电子元器件的绝缘材料等场景。光伏行业中,高纯石英砂主要用于拉晶环节的石英土甘土粘 光伏石英用烟使用的 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 影响石英土甘烟品质的重要因素,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
2、砂,长时间在 高温环境下石英土甘土覆内壁所含气 泡将受热释放,从而影响拉晶的稳定性和良 率,因此石英土甘土覆内层对石英砂的纯度要求最高,对应价格也 更高。杂质方 面,石英士甘烟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 土甘土覆析晶,使土甘土覆失 透(也叫“析晶”)和变形;羟基含量过高会导致用土覆鼓 包等。当前高纯石英砂在石英土甘土覆中的成本占比超过90%,是石英土甘土覆的核心原材 料。目前主流的32、36寸用土覆石 英砂单耗分别约为90kg, 110kg,参考当前 石英土甘土覆厂内、中、外层砂占比分别为35%35%40%,内、中、外 层高纯石英 砂含税单价分别为7、12、20万
3、元,对应高纯石英砂成本占比分别为92%、 93%o图表4:高纯石英砂在石英塔帽中的成本约为92-93%32寸石英用竭成本构成92% 单位石英砂成本 单位石墨电极成本 单位石英板成本 单位直接人工 单位电力成本 单位其他制造费用资料来源:欧晶科技招股说明书,中信建投1.2、高纯石英砂、石英生蜗在硅片、组件中成本占比分别仅为3.5% 1.5%当前石英土甘土覆在硅片、组件成本中占比分别为3.5%, 1.5% (按照32寸石英土甘 土覆含税价格L 5万元/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土甘土覆成本不敏感,石英用 烟、高纯石 英砂价格弹性较大。参考
4、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71. 3万元,石英 土甘土覆承载的产品价值量极高。1. 3、石英培烟价格上涨、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1.3. K使用寿命相同的情况下,石英生蜗含税价格每涨1万元,硅片成本增 加1. 6分/W当前32寸石英土甘土覆含税价格约为L 5万,对应石英土甘土覆在硅片中的成本约为 2.3分/W,在相同的使用周期情况下,石英土甘土覆含税价格每涨1万元/只,对 应硅片成本增加约1. 6分/W。图表8:石英以烟含税价格每涨1万元/只,对应硅片成本增加1.6分场景1默认
5、场景1石英以娟含税价格1.5万石英塔炳寿命350h场景2石英雄塌含税价格价格上涨67%石英飒寿命3501硅片成本合计(7C/W)0.6700.686 (+0.016)其中:硅成本0.5600.56 (0)其中:电力、氧气、开方、 切片等其他费用0.0630.063 (0)其中:石英生堪0.0230.039 (+0.016)其中:碳碳热场0.0060.006 (0)其中:拉棒人工0.0060.006 (0)其中:拉棒设备0.0120.012 (0)资料来源:CPIA9中信建投1.3.2、 石英耳烟价格相同情况下,使用寿命从350h下降到200h,硅片成本 涨价幅度在0-3. 5分/W当石英土甘土
6、覆的含税价格在L5-3万元/只区间内时,同样价格前提下,石英用 土覆使用寿命从350h下降至200h将导致硅片单W成本增加0-3.5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土甘土日的成本, 碳碳热场、拉棒人工、拉棒设备 等固定摊销的影响非常小。当前石英土甘土覆使用寿命有缩短的趋势,主要原因包括:(1) N型硅片纯度要 求提高,更换石英土甘土覆的频率也加快,P型硅片石英土甘土自适应时间通常在350- 400小 时,而N型硅片可能下降至200-300小时;(2)可用作土甘土覆内层的 优质高层石英砂供应紧张,部分土甘土覆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2
7、00-300个小时。石英土甘土覆寿命对硅片成本的影响主要通过石英土甘土覆、碳碳热场、拉棒人工、拉 棒设备成本体现,具体而言:石英土甘土覆在硅片中的单位成本主要与石英土甘土覆每小时寿命对应的价格相关,每 小时的土甘土覆成本越高,对应硅片的单W成本越高,当土甘土禺含税价格在1.5-3 万元/只区间内时,同一价格水平下、使用寿命的不同对硅片单W成本的影响 在0-3.5分/W (场景1 vs场景9),影响非常大。若石英土甘土甘土覆寿命从350h下降至200h (下降幅度为43%),价格也同步下降 43%,则硅片成本中石英土甘土日的成本不会有变化,因为相同时间内石英土甘土日产 出的硅片数量一致,消耗的土
8、甘土覆成本也一致;但若石英土甘土覆寿命下降同样幅度,而价格不变,在当前石英土甘土由含税价格为L 5万元/只的情形下,使用寿命短的土甘土矩 硅片单片、单W成本将分别增加 0.13元/片、1.7分/W;另外,在相同前提下,若未来石英土甘土由含税价格翻倍 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0. 27元/片、3.5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年内更换石英士甘 土覆的次数以及更换石英土甘土覆占用的时间相关,石英用土覆寿命越短,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 英土甘土日使用寿命
9、从350h下降至200h, 1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12. 8MW下降至 11.9GW,硅片碳碳热场、拉棒人工、拉棒设备成本分别将增加0.4、0.4、0.7 分/片,合计为L 4分/片,对应0.2分/W,影响非常小。图表11:石英培IS含税价格为1.5万元/只时,使用寿命从350h下降到2场景1默认场景1石英增娟含税价格1.S万石英增蜗寿命350h场景S石英飒含税价格0.8 ;价格下降47%石英用病寿命200h寿命缩短43%硅片成本合计(元/片)5.115.11 (+0.0002)其中:硅成本4.264.26 (0)其中:电力、氧
10、气、开方、 切片等其他费用0.480.48 (0)其中:石英珀蜗0.180.16 (-0.014)其中:碳碳热场0.050.05 (+0.004)其中:拉棒人工0.050.05 (0.004)其中:拉棒设备0.090.1 (+0.007)硅片成本合计(元/W)0.6700.67 (+0)其中:硅成本0.5600.56 (0)其中:电力、氧气、开方、 切片等其他费用0.0630.063 (0)其中:石英珀烟0.0230.021 (-0.002)其中:碳碳热场0.0060.007 (+0.0005)其中:拉棒人工0.0060.007 (+0.0005)其中:拉棒设备0.0120.013 (+0.0
11、009)1.3.3、 若同时考虑石英生烟价格上涨、寿命缩短,对硅片的影响最多可达6 分/W假设石英土甘土日成本从L 5万元/只上涨至3万元/只,同时寿命从350h下降 至200h,预计石英土甘土覆对硅片单W成本的影响约为6分/W,这意味着对于硅 片公司而言,石英砂和石英土甘土覆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。2、高纯石英砂需求:预计2023年需求约9. 3万吨,单耗是核心变量2.1、预计2023-2024年光伏行业高纯石英砂需求量分别为9. 3 13.1万吨我们预计2023-2025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求量分别为9. 3、13. K 16.8万吨,核心假设
12、包括:(1)光伏装机:预计2023-2025年全球 光伏装机规模分别为350、450、550G肌对应1.2容配比对应组件、硅片产 量分别为440、565、691GW;(2) N型硅片产量:预计2023-2025年N型硅片产量分别为120、240、360G肌占比分别为27%、42%、52%;(3)石英砂单耗:假设P型、N型硅片生产的石英砂单耗分别为178、312吨/GW (分 别假设使用时间为350、200小时);图表15:预计20232025年全球光伏硅片对应高纯石英砂需求分另石英砂需求数量(万15M93105.753.5020212022E2023E资料来源:CPIA,中信建投2.2、硅片端
13、提升拉晶效率能够有效降低石英砂单耗,最多可以减少1.9万吨 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,与石英用土覆的使用寿命与硅 片拉晶的效率高度相关,通过微调用期使用周期、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9.3万吨下降到7.4 万吨,减少约L9万吨,具体而言:(1)延长单个石英土甘土覆的使用时长:若 将P型、N型硅片生产的石英土甘土覆使用寿命从当前的350、200小时,提升 25小时至375、225小时,预计2023年高纯石英砂总需求量可以从9. 3万 吨下降至8.5万吨,减少约0.8万吨;(2)提升长晶速率:若将拉晶速率 从1. 4m
14、mmin提升至1. 5mmmin,预计2023高纯石英砂需求量可以从9. 3 万吨下降至8.8万吨,减少约0.5万吨;(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9.3 万吨下降至8.9万吨,减少约0.4万吨;(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9.3万吨下降至8.9万吨,减少约0.4万吨;(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9.3万吨下降到7.4万吨, 减少约L 9万吨。3、高纯石英砂供需平衡分析3.1、 高纯石英砂生产壁垒较高,
15、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。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
16、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IOO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
17、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 23. 1亿吨)、石英砂岩(探明15.5亿吨)、脉石英岩(探明0.5亿吨)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。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
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