电气设备行业周报：高纯石英砂紧缺成为制约光伏发展新的瓶颈环节

高纯石英砂是光伏、半导体行业关键性原辅材料：高纯石英砂是由天然石英矿物经过一系列物理和化学提纯技术生产的具有某种粒度规格的高纯非金属矿物原料，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。高纯石英砂具有纯度高、品质好等特征，生产的石英制品具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异的物理化学属性，被广泛用于光伏、电子、高端电光源、薄膜材料、国防科技等领域，是高端制造行业不可替代的原辅材料。 高纯石英砂在光伏领域的应用为制造石英坩埚：石英坩埚是在光伏领域主要应用于支持高温条件下连续拉晶，是用来装放多晶硅原料的消耗型石英器件。石英坩埚具有洁净、同质、耐高温等性能。从物理热学性能上看，石英坩埚的形变点约为1100℃，软化点约为1730℃，其最高连续使用温度约为1100℃，短时间内可达到1450℃，其高纯和高耐温耐久性为单晶拉制以及单晶品质提供保障，是单晶拉制系统的关键辅料之一。 石英砂价格涨幅明显。根据SMM光伏视界，本周高纯石英砂价格再度提高，国内外层砂工厂上调外层砂价格，4N级别砂由6万上涨到7万，涨后价格对采买方接受度依然较高，市场中内外层砂整体表现供不应求，石英砂龙头企业也稍调自身长协价格，后续石英砂价格上涨趋势表现明显。 新能源发电投资建议：重点推荐光伏板块，建议关注几条主线：1）具有量利齐升、新电池片技术叠加优势的一体化组件企业：晶科能源、隆基绿能、晶澳科技、天合光能；2）盈利确定性较高，供应紧俏的石英砂坩埚环节：石英股份、欧晶科技等； 3）自身效率或具有量增逻辑的硅片企业：TCL中环、双良节能；4）受益于总量提升的逆变器龙头企业：锦浪科技、阳光电源、德业股份；5）储能电池及供应商：宁德时代、亿纬锂能、派能科技等。风电板块建议关注：1）海风相关标的建议关注：起帆电缆、海力风电、振江股份；2）风电上游零部件商建议关注：广大特材、力星股份等；3）整机商建议关注：三一重能，明阳智能等。 新能源汽车投资建议：1）各细分领域具备全球竞争力的稳健龙头：宁德时代、恩捷股份、璞泰来、天赐材料、德方纳米、容百科技、中伟股份、先导智能、天奈科技等；2）深耕动力及储能电池的二线锂电企业：亿纬锂能、国轩高科、欣旺达、孚能科技、派能科技、鹏辉能源等；3）锂电材料环节其它基本面优质标的：中科电气、当升科技、新宙邦、星源材质、嘉元科技、格林美、多氟多等；4）受益于全球电动化的零部件龙头：汇川技术、三花智控、宏发股份、科达利等；5）产品驱动、引领智能的新势力：特斯拉、蔚来、小鹏汽车、理想汽车等。 工控及电力设备投资建议：建议重点关注电力储能环节，关注新风光、金盘科技、四方股份、国电南瑞等。 风险提示：原材料价格波动风险、疫情影响超预期风险、行业竞争加剧风险。 1.光伏市场发展良好，23年有望维持高增 1.1.高纯石英砂，工业重要原料 高纯石英砂是光伏、半导体行业关键性原辅材料：高纯石英砂是由天然石英矿物经过一系列物理和化学提纯技术生产的具有某种粒度规格的高纯非金属矿物原料，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。高纯石英砂具有纯度高、品质好等特征，生产的石英制品具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异的物理化学属性，被广泛用于光伏、电子、高端电光源、薄膜材料、国防科技等领域，是高端制造行业不可替代的原辅材料。 图1：石英砂产业链 1.2.石英坩埚质量对硅片生产至关重要 高纯石英砂在光伏领域的应用为制造石英坩埚：石英坩埚是在光伏领域主要应用于支持高温条件下连续拉晶，是用来装放多晶硅原料的消耗型石英器件。石英坩埚具有洁净、同质、耐高温等性能。从物理热学性能上看，石英坩埚的形变点约为1100℃，软化点约为1730℃，其最高连续使用温度约为1100℃，短时间内可达到1450℃，其高纯和高耐温耐久性为单晶拉制以及单晶品质提供保障，是单晶拉制系统的关键辅料之一。 图2：石英坩埚在单晶产业链中的位置 石英坩埚多为半透明状，由多层结构复合而成。外层是高气泡密度的区域，内层是一层3-5mm的透明层，一般称为气泡空乏层。气泡空乏层的存在使坩埚与溶液接触区的密度降低，从而改善单晶生长的成功率及晶棒品质。坩埚最内层是指透明层中最靠近内表面1-2mm的部分，坩埚对硅液起作用的机理可以总结如下：由于与硅液接触的内表面不断向硅液中熔解，并且伴随着透明层中的微气泡不断长大，靠近最内表面的气泡破裂，伴随着硅液释放石英微颗粒以及微气泡。 而这些杂质会以微颗粒以及微气泡的形式伴随着硅液流遍整个硅熔体，直接影响到硅的成晶（整棒率、成晶率、加热时间、直接加工成本等）以及单晶硅的质量（穿孔片、黑芯片等）。 图3：石英坩埚示意图 图4：石英坩埚由石英和涂层材料复合而成 石英坩埚有多种分类方式，按用途可分为太阳能级石英坩埚、半导体级石英坩埚；按内层石英砂种类可分为合成石英砂坩埚和天然石英坩埚；按坩埚直径可分为32英寸、36英寸等规格。 电弧法是制备石英坩埚的主流制备技术：目前，拉单晶的石英坩埚一般是采用电弧法生产，其原理为：将高纯石英粉装入可任意倾动角度的旋转成型模内，利用离心力成型，将已成坩埚形的旋转着的装臵移动至电极棒处，然后将电极送电启弧，同时启动真空系统，使其快速熔化成坩埚形状的熔融石英，经冷却后取出，即完成一个石英坩埚的熔制。 图5：石英坩埚的分类 图6：石英坩埚的生产工艺 图7：石英坩埚生产工艺流程 石英坩埚纯度和一致性影响单晶质量与变动成本。（1）质量：石英坩埚内层由于与硅液直接接触，在拉晶过程中不断向硅液中溶解，并且坩埚透明层微气泡不断长大至破裂将向硅液中释放石英颗粒和微气泡，这些杂质又以微颗粒和微气泡的形式伴随硅液流遍整个硅烷体，直接影响到硅的成晶和单晶的质量。（2）变动成本：在拉晶环节，倘若石英坩埚出现质量问题，会造成单根单晶硅棒报废，直接损失在5万元以上，一只坩埚可拉制8根左右硅棒，还将造成其他本批次非硅成本的上升，如出现漏硅，将影响热场，造成的损失更为巨大。 表1：光伏直拉单晶对于坩埚的品质需求单晶发展方向 1.3.高纯石英原矿具有稀缺性，价格涨幅明显 高纯石英砂原矿具有稀缺性。根据中国粉体网，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。除中国外，共有14处矿床，其中，有生产矿山的7处，尚未开采生产的7处。美国斯普鲁斯派恩(Spruce Pine)矿的高纯石英原料资源规模最大，超过1000万吨； 资源量最小的是挪威德拉格矿，仅有26.7万吨。 图8：全球高纯石英资源分布 石英砂价格涨幅明显。根据SMM光伏视界，本周高纯石英砂价格再度提高，国内外层砂工厂上调外层砂价格，4N级别砂由6万上涨到7万，涨后价格对采买方接受度依然较高，市场中内外层砂整体表现供不应求，石英砂龙头企业也稍调自身长协价格，后续石英砂价格上涨趋势表现明显。 新能源发电投资建议：重点推荐光伏板块，建议关注几条主线：1）具有量利齐升、新电池片技术叠加优势的一体化组件企业：晶科能源、隆基绿能、晶澳科技、天合光能；2）盈利确定性较高，供应紧俏的石英砂坩埚环节：石英股份、欧晶科技等；3）自身效率或具有量增逻辑的硅片企业：TCL中环、双良节能；4）受益于总量提升的逆变器龙头企业：锦浪科技、阳光电源、德业股份；5）储能电池及供应商：宁德时代、亿纬锂能、派能科技等。风电板块建议关注：1）海风相关标的建议关注：起帆电缆、海力风电、振江股份；2）风电上游零部件商建议关注：广大特材、力星股份等；3）整机商建议关注：三一重能，明阳智能等。1.4.行业数据跟踪 图9：多晶硅料价格（单位：元/公斤） 图10：单晶硅片价格（单位：元/片） 图11：单/多晶电池片价格（单位：元/瓦） 图12：光伏玻璃价格（单位：元/平方米） 1.5.行业要闻及个股重要公告跟踪 表2：新能源发电行业要闻追踪要闻简介 表3：新能源发电行业个股公告追踪股票名称 2.新能源汽车 新能源汽车投资建议：1）各细分领域具备全球竞争力的稳健龙头：宁德时代、恩捷股份、璞泰来、天赐材料、德方纳米、容百科技、中伟股份、先导智能、天奈科技等；2）深耕动力及储能电池的二线锂电企业：亿纬锂能、国轩高科、欣旺达、孚能科技、派能科技、鹏辉能源等；3）锂电材料环节其它基本面优质标的：中科电气、当升科技、新宙邦、星源材质、嘉元科技、格林美、多氟多等；4）受益于全球电动化的零部件龙头：汇川技术、三花智控、宏发股份、科达利等；5）产品驱动、引领智能的新势力：特斯拉、蔚来、小鹏汽车、理想汽车等。 2.1.行业数据跟踪 图13：钴粉和四氧化三钴价格（单位：万元/吨） 图14：电池级硫酸镍/钴/锰价格（单位：万元/吨） 图15：锂精矿价格（单位：美元/吨） 图16：电池碳酸锂和氢氧化锂价格（单位：万元/吨） 图17：正极材料价格（单位：万元/吨） 图18：前驱体材料价格（单位：万元/吨） 图19：隔膜价格（单位：元/平方米） 图20：电解液价格（单位：万元/吨） 图21：负极价格（单位：万元/吨） 图22：六氟磷酸锂价格（单位：万元/吨） 2.2.行业要闻及个股重要公告跟踪 表4：新能源汽车行业要闻追踪要闻简介 表5：新能源发电行业个股公告追踪股票名称 3.工控及电力设备 工控及电力设备投资建议：建议重点关注电力储能环节，关注新风光、金盘科技、四方股份、国电南瑞等。 3.1.行业数据跟踪 图23：工业制造业增加值逐渐回暖 图24：工业增加值累计同比增速维持高位 图25：固定资产投资完成额累计同比增速情况 图26：长江有色市场铜价格趋势（元/吨） 3.2.行业要闻及个股重要公告跟踪 表6：电力设备及工控行业要闻追踪要闻简介 表7：电力设备及工控行业个股公告追踪股票名称 4.本周板块行情（中信一级） 本周板电力设备及新能源行业下跌5.7%，涨跌幅居中信一级行业第30名，跑赢沪深300指数5.49个百分点。输变电设备、配电设备、光伏、风电、核电、新能源汽车过去一周涨跌幅分别为-3.27%、-2.86%、-8.17%、-4.17%、4.01%、-3.54%。 图27：中信指数一周涨跌幅 表8：细分行业一周涨跌幅 上周电力设备新能源板块涨幅前五分别为华光环能（17.97%）、中国西电（16.09%）、声光电科（14.09%）、麦克奥迪（11.74%）、涪陵电力（9.10%）。 跌幅前五名分别为红相股份（-22.14%）、德业股份（-19.94%）、固德威（-17.98%）、晶科能源（-15.67%）、阳光电源（-15.63%） 图28：电力设备及新能源A股个股一周涨跌幅前5位及后5位 5.风险提示 原材料价格波动风险、疫情影响超预期风险、行业竞争加剧风险