昂贵的产品往往只需要最常见的原料
石英的主要成分是二氧化硅，而二氧化硅则是石头和沙土的主要成分。石英材料是人类最早使用的材料之一，毕竟石器时代使用的“石器”某种程度上就是石英材料。时至今日，石英材料广泛应用于玻璃、陶瓷、冶金、建筑、化工、机械等传统行业，还越来越多地应用于光通讯、半导体、光伏等新兴领域，并涌现出了一大批上市公司。
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石英材料产业链
资料来源：趋势交易之道
其中，高纯二氧化硅是石英材料中最有技术壁垒、价格最昂贵的材料。高纯二氧化硅主要包括硅溶胶、硅微粉、高纯石英砂三种“顶流”产品。硅溶胶烘干后就形成了硅微粉/石英砂，石英砂磨碎后就形成了硅微粉。硅溶胶主要用于CMP抛光液的磨粒；硅微粉用于环氧塑封料等电子版的填料及化妆品，高纯石英砂主要用于坩埚、电极等硅加工领域的耗材生产，三者合计占有近百亿的市场空间。这其中，光伏用高纯石英砂是当前增长最快、弹性最高的产品。
光伏行业的短板和负担
一般的，我们把用于电子半导体、光伏单晶坩埚的石英砂都叫“高纯石英砂”，纯度大于99.99%。如钻石一样，高纯石英砂也有三六九等。光伏行业更在意的是纯度达到99.998%的“超高纯石英砂”，这是单晶坩埚内层的必用材料，是直接接触硅棒的材料。内层石英砂因为直接接触晶液，如果纯度不足，则会出现杂质析出至晶体影响晶体纯度情况，外层石英砂的性能要求可以相对放宽。
光伏用高纯石英砂技术标准
资料来源：全球光伏
单晶坩埚是典型的耗材。而用于光伏单晶硅棒生产的单晶坩埚，高温条件下外层杂质会随时间延长逐渐迁移到坩埚的内层、内表面，直至与高温硅溶体接触，影响晶体硅的质量。因此，石英坩埚每用每200 -500小时便需更换坩埚，换下来的坩埚就只能报废，因此“超高纯石英砂”、单晶坩埚都是与单晶硅棒产量成正比的易耗品。
2022年全球新增光伏装机约235GW，同比增长42%；2023年预期新增装机有望达到330 -400GW，同比增长40 -70%，石英砂的需求也望水涨船高，石英砂价格的上涨也就不奇怪了。
石英砂也越来越成为了硅料厂商的“不可承受之重”。根据2022年5月中银证券的一篇研报，石英坩埚在拉晶成本中占比 2%，高纯石英砂每上涨 1 万 元/吨，硅片厂石英坩埚成本增加 0.004 元/W，这个结论在彼时可能是对的。不过，当前硅料价格比去年同期跌了近七成，石英砂价格又已经上涨了400%。在这种“剪刀差”之下，石英坩埚的成本可能会占到拉晶成本的10-20%，相关企业苦不堪言。
石头也有壁垒
根据常识，如果一个产品极度赚钱，则各家厂商一定会选择争相扩大产能，并最终过剩。不过，这种情况似乎不太适合高纯石英砂。5月10日，石英股份董事长陈士斌在业绩说明会上表示，光伏领域用高纯石英砂至少在5年内不会过剩。
当前，科技和社会的发展是日新月异的，很少有企业敢于以5年为周期进行预测。那么，石英砂为什么不会过剩呢？
首先，目前全球能够批量生产高纯度石英砂的企业仅有三家，分别是美国的矽比科（尤尼明），挪威的TQC以及国内的石英股份。美国矽比科与挪威TQC占有矿产资源优势，高纯石英原料储量丰富、产品质量高，长期主导全球高纯石英砂供应，但其产能主要面向电子级高端石英玻璃，光伏级扩产速度缓慢，新增产能主要集中在石英股份。在寡头垄断格局下，疯狂扩产只会自毁长城，这是显而易见的道理。
其次，高纯石英砂的产能扩张极为缓慢，且提纯工艺具有一定的技术壁垒。高纯石英砂的建设周期约为18个月，有券商已经提出，未来2-3年是光伏行业高纯石英砂供给最紧张的时期。另外，石英砂提纯工艺相对复杂，有很高的Knowhow壁垒，行业进入门槛较高。石英砂的提纯过程也需要酸洗等化学处理，海外尤其美国对环保要求趋紧，致使其产能扩张受限。
最致命的是，石英砂的原材料也极为稀缺。虽然石头遍地都是，但只有极少地区的石头满足生产高纯石英砂的条件。美国Spruce Pine是国际上公认的储量最大、品质好的高纯石英原料矿，垄断了全球90%以上的坩埚内层用“超高纯石英砂”供给量。由于不同矿源杂质包裹体的成本和含量完全不同，其对应的提纯工艺和设备差别较大，寻找到新矿源并匹配合适的提纯技术需要半年以上时间，且纯度很难与Spruce Pine的品质保持一致。海外巨头们躺在“安乐窝”当中，并没有太强的拓展新矿区的动力。
供不应求，但也不会疯涨
过去两年，我们见证了硅料由于短缺而疯涨的历史情景。我们不禁要问，高纯石英砂未来几年大概率也会处于供不应求的紧平衡当中，而且供给厂商更少，会不会也会如硅料般疯涨呢？
笔者认为大概率不会。过去两年硅料的短缺是绕不过去的“硬短缺”，没有就是没有，没有就会停产。然而，高纯石英砂的短缺则相对较“软”，中外层石英砂不缺，目前短缺的主要是内层超高纯石英砂。
但当内层超高纯石英砂供应持续紧张或无法获得时，下游的需求或将倒逼硅片企业降低坩埚品质，使用内层砂占比较低的低品质砂锅，或者购买便宜的内层石英砂。例如，石英坩埚内壁用尤尼明石英砂，寿命可达450小时以上，如果用从印度进口的石英砂做内壁，坩埚使用寿命只能达到200小时左右。
国金证券的调研报告指出，此举付出的代价是，降低单只坩埚使用时长，从而导致坩埚成本、拉晶电耗、单位折旧等非硅成本上升。如果不降低坩埚品质，那么还可以考虑延长坩埚的报废周期，此举可能将影响单晶硅片的质量，但至少可以维持开工率，并保证正常的出货节奏。
当前高纯石英砂的价格已经成为下游企业沉重的负担，硬扛还是逃避都是痛苦的选择。
