近年来，随着全球光伏装机量高增，推动了对高纯石英砂的需求。

在光伏发电系统中，高纯石英砂至关重要，它主要作为单晶硅电池片拉丝生产过程中所使用的石英坩埚的原材料。

石英坩埚在单晶硅片生产中是不可或缺的关键耗材，被用来装放多晶硅原料或单晶回收料，并支持在高温条件下连续进行太阳能拉晶操作。

2023年随着TOPCon电池产业化进程的加速推进，由于N型工艺制程的严格要求，对高品质石英坩埚的需求也进一步提升。

与以往的工艺相比，TOPCon制程工艺的温度要求更高，这导致电池制程中使用的石英炉管、石英器件的消耗量成倍增加，高纯石英砂在光伏产业中的地位凸显。

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高纯石英砂图示：

资料来源：石英股份官网

高纯石英砂行业概览

石英作为一种无机非金属矿物，其主要成分是二氧化硅。这种物质是构成水晶、玛瑙、河沙、硅石等多种矿物的主要成分，其通常呈现为无色或乳白色，具有坚硬的质地。

石英砂是经过一系列工序加工而成的石英颗粒，这些工序包括粉碎、筛选、酸洗、水洗和煅烧等。

我国根据石英砂中二氧化硅及氧化铁的含量不同，主要将其细分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂和超高纯石英砂等多种类型。

其中，高纯石英砂是一种特殊类型的石英砂，其SiO2含量超过99.95%，同时Fe2O3含量低于0.0001%，Al2O3含量也低于0.01%。

这种高纯度的石英砂是采用高品质的石英石经过一系列精细工艺加工而成的。

高纯石英具有多种优良特性，如耐高温、低热膨胀性、高度绝缘、耐腐蚀以及强透光性等。

这些特性使得高纯石英在多个领域都有广泛应用，尤其是在大规模集成电路、光伏、光纤、光源、薄膜材料以及国防科技等领域。

高纯石英砂主要产品及下游应用领域：

根据其下游应用领域的不同，高纯石英砂的需求也有所差异。

在光源行业，一般需要的石英砂纯度在99.5%~99.99%之间；在高端光学器件、激光器件等领域，则需要纯度更高的石英砂，通常要求纯度在99.99%以上；在光纤通信、半导体、光伏、微电子等领域，对石英砂的纯度要求更是高达99.995%~99.9999%。

高端石英产品对产品的纯度和粒度等都有着极为严格的要求。

例如，高端产品要求二氧化硅含量大于99.998%，杂质元素总含量必须低于20×10-6。因此，生产这些产品对天然石英矿的品质要求也远高于其他等级的产品。

光伏、半导体和光纤领域是高纯石英砂增长较快的应用领域之。

随着全球硅片产能逐渐向我国内陆地区转移以及国产硅片的替代空间逐渐扩大，对上游石英坩埚以及高纯石英砂的需求也在不断增加。

高纯石英砂产业链

高纯石英砂的产业链上游环节，主要涉及石英原矿资源及其相关的原材料，包括各种类型的石英矿，如脉石英、石英石、石英砂岩，以及各种石英砂矿和硅质原料，如泥质石英砂矿、长石石英砂矿等。

中游环节则是高纯石英砂的制备和各类石英制品的生产过程。制备高纯石英砂主要采取天然水晶加工、矿物提纯以及化学合成这三种方法。

下游环节则是高纯石英砂的应用领域，主要集中在光伏、半导体、光纤光电等高端制造业。

高纯石英砂的提纯制备对原料矿石的质量要求极高，导致全球范围内符合这一质量要求的高纯石英原料矿床非常稀缺。

尽管我国硅质资源丰富，拥有约150处矿产地和多样化的产品种类，但大部分矿床都是普通硅石矿，质量不高。

这些普通硅石矿主要用于生产普通玻璃、石材、建筑用砂等，对于高纯石英砂的提纯与制备具有一定的局限性。

我国真正适用于提纯光伏及半导体用高纯石英砂的石英矿床数量非常有限。

为了满足国内高纯石英砂的生产需求，我国每年都需要进口大量的高纯石英砂、原料矿石以及高端石英制品。这种依赖进口的情况在一定程度上限制了我国高纯石英砂产业的发展。

高纯石英砂产业链：

资料来源：《中国高纯石英资源开发利用现状及供需形势》颜玲亚等

高纯石英砂市场竞争格局和龙头梳理

高纯石英砂的供给格局高度集中，且预计将持续处于偏紧状态。

这主要是由于生产高纯石英砂不仅需要优质的矿石原料，还需要先进的生产设备及精湛的工艺技术，从而形成了较高的行业准入门槛。

高纯石英砂的技术壁垒主要体现在以下几个方面：

原料矿石的选取与处理：高纯石英砂的制备首先要从高品质的矿石原料开始。不是所有石英矿都能提纯为光伏用高纯石英砂，不同品质的石英矿提纯难度不同，对提纯技术要求也不同。因此，如何选取和处理原料矿石是高纯石英砂制备过程中的第一个技术壁垒。
提纯工艺：高纯石英砂的提纯工艺复杂且要求严格。提纯过程需要去除矿石中的各种杂质，包括金属杂质、非金属杂质、有机杂质等。同时，还需要保证提纯过程中不引入新的杂质。因此，提纯工艺的设计和实施是高纯石英砂制备过程中的核心技术壁垒。
生产设备与工艺控制：高纯石英砂的生产需要先进的生产设备和精确的工艺控制。设备的选型和布局、工艺参数的设定和调整、生产过程的监控和管理等都会直接影响产品的质量和产量。因此，生产设备与工艺控制也是高纯石英砂制备过程中的重要技术壁垒。
检测与分析技术：高纯石英砂的质量要求非常高，需要精确的检测和分析技术来保证产品的质量。包括杂质的种类和含量、粒度分布、形状和表面性质等都需要进行精确的检测和分析。因此，检测与分析技术也是高纯石英砂制备过程中的关键技术壁垒。

从全球供应角度看，美国和挪威的矿源，尤其是Spruce Pine地区的花岗质伟晶岩高纯石英矿床，以其丰富的储量和卓越的产品质量，几乎主导了全球高纯石英砂的市场供应。

其中，美国尤尼明和挪威TQC两家公司更是凭借此矿源的独特优势，在全球高纯石英砂供应中占据了重要地位。

目前，全球仅有极少数企业具备高纯石英砂的批量化生产能力，包括美国的尤尼明、挪威的TQC以及中国的石英股份。

这三家公司凭借先进的技术和规模化量产能力，在全球高纯石英砂市场中形成了三足鼎立的格局。

石英坩埚作为高纯石英砂的重要应用领域之一，其分层结构中的内层对高纯石英砂的纯度要求极高。

目前我国仅实现了中、外层高纯石英砂的国产替代，内层砂仍需依赖进口，尤其是来自美国的进口。

为了打破这一局面，近年来国内部分企业开始尝试布局合成石英砂的生产。

合成石英砂具有更高的纯度（达到6N）和更优的光学性能，且不受原矿资源的限制，因此被认为是未来高纯石英砂市场的重要发展方向。

在国内市场方面，高纯石英砂行业的集中度较高，生产企业主要集中在江苏东海等地区。

随着各行业对石英材料需求的不断增长，国内石英制品行业在工艺水平和设备制造方面均取得了显著提升。

国内涌现出了一批优秀的石英企业，如石英股份、菲利华、岱勒新材、亿仕达、凯德石英等。其中，石英股份是产能规模最大的企业；此外，菲利华等公司也通过自行采购石英矿石生产高纯石英砂在市场中占有一席之地。