永鑫Portfolio|永鑫方舟参与泓顺硅基A轮近亿元融资

永鑫方舟投资团队认为：光伏是新能源发电端建设的核心领域之一，是当前能源转型的主力军。硅棒拉制是硅基光伏组件生产必备环节，其中，需要石英坩埚在高温环境下直接盛载熔融硅料，这对石英坩埚的品质有着极高的要求。高纯石英砂的纯度、金属杂质含量、析晶等直接影响石英坩埚的质量和寿命。2022年，我国光伏组件产量占全球产量的九成以上，而国内的光伏石英坩埚的中内层砂基本依赖进口。快速增长的需求和有限的供应量，导致2022下半年年以来，高纯石英砂供不应求，价格飙升。本次融资为企业备足关键现金流，随着一期产能的满产，二期工厂继续扩产，公司业绩将快速释放。永鑫也将在人力资源，客户订单等方面进一步赋能泓顺硅基，与企业共同成长。

以下是永鑫第23篇行研

高纯石英砂--石英坩埚核心原材料

石英砂是地球上最常见的矿物之一，根据不同的属性，广泛应用于玻璃、建筑、装饰等领域。

图一 高纯石英砂（左）、石英砂（右）

资料来源：百度图片

石英砂根据其中二氧化硅的含量，可以分为不同的产品类别，如下表所示。当二氧化硅含量高于99.9%（3N）时称为高纯石英砂。高纯石英砂泓顺硅基主要生产销售高端高纯石英砂（4N及以上）。

1.1 高纯石英砂的产业链

 图二 高纯石英砂的产业链图

1.2 高纯石英砂的制备

高纯石英砂一般通过石英矿石加工法制备。获得高纯石英砂方法有二：

1）通过人工合成，此方法能耗大、成本高，不适合大规模生产；半导体用石英坩埚中内层砂因为纯度关系需要用人工合成砂。

2）通过石英矿石加工，此方法对石英矿石品相及加工工艺要求较高，而石英矿石在世界范围内虽储量丰富，但是纯度高、品质好以及储量大的石英矿石资源较为稀缺。光伏用石英坩埚主要是用矿石加工石英砂。

表二 高纯石英砂的制备方法

人工合成砂的成本为矿石提纯砂成本的十倍左右。

矿石加工制备高纯石英砂的工艺具有较高的壁垒，主要体现在：

1、需要很强的矿源原石识别能力；

2.来自不同矿源的矿石需要对工艺进行调整；

3.工艺中涉及配方、温湿度控制等kown-how；

4.初期设备投入较大，试错成本高；

5.需要完备的产品检测能力，用于监测改善工艺。

1.3 高纯石英砂的应用标准

高纯石英砂应用在不同的行业，需要满足对应的标准，其中不仅仅包括二氧化硅纯度，还包括其中的金属含量。目前，高纯石英砂没有统一的划分标准， 产业内主要对标美国尤尼明产品。例如：

●半导体组件晶圆：IOTA 4、IOTA 6、IOTA 6-SV、IOTA 8和IOTA STD-SV等

●光伏坩埚：IOTA CG

●光源：IOTA STD、IOTA CG

其OTA-CG标准中，要求Al、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni、B的杂质含量小于20ppm，K、Na、Li的杂质含量小于1ppm。

表三 尤尼明高纯石英砂产品标准

资料来源：华创证券、Murray Lines， High purity quartz supply & demand

以光伏石英坩埚为例，不同的杂质含量、粒度、包裹体等都会对坩埚造成影响。表四 光伏直拉单晶对石英砂的品质要求

资料来源：隆基硅片事业部《光伏行业发展对高纯石英砂及其制品的需求》、华创证券

1.4 高纯石英砂在坩埚中的应用

石英坩埚：是光伏单晶炉的关键部件，是拉制大直径单晶硅的消耗性器皿，主要用于盛装熔融硅并制成后续工序所需晶棒。在光伏和半导体拉硅棒过程中，硅的熔点是1412°，二氧化硅的熔点是1726°。二氧化硅的纯度越低，其熔点就越低。此外，碱性金属的含量也会影响石英坩埚的熔点，碱性金属含量越高，熔点越低。所以，石英坩埚企业选购高纯石英砂时要求氧化硅的纯度很高，其中的各种杂质的含量也要严格控制。如果纯度不够，一是导致使用次数降低，二是导致坩埚污染了硅棒。

图三 石英坩埚应用于单晶拉制结构图（左）、泓顺硅基产品展厅图（右）

资料来源：《石英坩埚相关知识介绍》、中泰证券研究所

坩埚结构：在光伏行业未爆发时，由于市场需求的石英坩埚有限，尤尼明、TQC供应的高纯石英砂量充足，石英坩埚未进行分层设计，整个石英坩埚均使用进口砂进行制造。而随着光伏需求持续增长，尤尼明、TQC的产能迟迟不扩产，石英坩埚企业被迫将坩埚分层设计。通过将石英坩埚分为外层（不透明层）、中内层（真空透明层），外层砂使用国产砂进行替代，中内层砂使用进口砂，从而提高了石英坩埚的产量。在这种分层结构中，一般外层（不透明层）内部含有大量气泡，受热均匀，保温效果好；中内层（透明层）均匀致密、表面光滑，可以增强坩埚的强度（抗变形），降低内表面的温度（防失透）。根据每家坩埚厂商配方差异，对外中内层的定义不同，外中内层砂占比也不同，例如常见的内、中、外三层比例5:3:2、4:3:3或3:4:3等。

图四 石英坩埚的结构

资料来源：《石英坩埚相关知识介绍》、中泰证券研究所

中内层砂的重要性：中内层对高纯石英砂高纯、低铝、低碱、抗析晶的要求更高，直接决定了石英坩埚的质量和寿命。

常见石英坩埚在生产中的问题如下：

①随着拉晶时间提升，石英坩埚内层的气泡逐渐增大增多，当气泡通过固液界面时，石英颗粒和气泡将进入硅液，影响硅棒品质。

图五 随着拉晶时间提升气泡增大，影响硅棒品质

资料来源：《石英坩埚相关知识介绍》、中泰证券研究所

②石英坩埚中内层杂质脱落进入硅液，导致硅棒受到污染。此外，杂质含量增高会使得坩埚熔点降低，导致强度下降、易变形，可能发生坩埚上口内塌造成与导流筒碰撞而阻断正常拉晶的现象。

图五 石英坩埚中杂质影响硅棒成品率（内壁析晶）

资料来源：《石英坩埚相关知识介绍》、中泰证券研究所

由此可见，高纯石英砂对坩埚的寿命有影响。根据光伏见闻，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200-300小时。

2.1 上游原材料--高纯石英砂行业的核心壁垒

地球上石英矿储量大，工业应用的石英矿物资源主要有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英等7种矿床类型。

表五 石英矿床工业类型与应用特点的关系

资料来源：中国粉体网、自然资源部、欧晶科技、中泰证券研究所

高纯石英砂目前发现可用矿源有限。目前花岗岩石英和脉石英为生产高纯石英砂主要原料，其中花岗岩石英矿床规模大，石英纯度高，但石英含量较低，伟晶岩含有大约40%的更长石、25%石英、20%微斜长石（一般为条纹长石）和15%的白云母；脉石英矿床分布广泛，但规模相对较小，一般两吨脉石英矿石可制成一吨高纯石英砂。

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、印度、巴西等9个国家。

美国斯普鲁斯派恩矿拥有独特的白岗岩型高纯石英原料矿，曾提供全球90%的高纯石英砂，尤尼明公司也垄断了IOTA（尤尼明的产品标准标号）超纯石英的生产和销售，其他国家难以发现类似的矿床。但近年来各国加大勘查找矿力度，已发现10多处可用作高纯石英原料的矿床，用于生产低-中档高纯石英砂，逐渐打破斯普鲁斯派恩矿在高纯石英砂产业的垄断格局。然而我国暂未发现适用于量产高档高纯石英砂的矿床资源，矿石原材料仍需进口。例如，雪球网《石英股份沟通交流纪要20220621》显示，石英股份的高纯石英砂矿源70%左右来自印度的矿。

据行业专家介绍，目前高档高纯石英砂矿源供应有以下几个特点：

1）开发新矿源困难：一般开发矿源流程如下图所示。耗时较长--一般需要1个月时间选矿，客户验证周期1个月左右；漏斗效应明显--行业里从小样到中样基本上是百里挑一，到客户验证通过是千里挑一；待选矿源渠道要多--矿源大部分在国外，需要有很强的获得待测矿源的能力；坩埚厂支持--需要坩埚厂制作样品锅，检测，往拉晶厂送样，反馈结果；量产提纯工艺--为通过测试的矿源调整量产工艺，保证一致性。

图六 高纯石英砂矿源开发流程

2）供应链波动：由于目前高纯石英砂矿源都是位于国外，供应链存在开采、运输因素导致的波动，例如印度雨季矿石运输困难、国外工人罢工、矿厂采矿事故、海运运输等。

3）信息不对称：不同矿源的矿石需要不同的提纯工艺，国外矿主很难厘清每个贸易商或制造企业将矿石加工成什么，也不知道自己的矿石中哪些可以用于制作高纯石英砂，这也导致矿主和贸易商对矿石难以定价。在目前高纯石英砂需求旺盛、价格屡创新高的情况下，上游矿石价格基本保持不变。

4）控制矿源难：由于同一矿床开采出来的矿石量大、品质多，一家企业的高纯石英砂对矿石的需求量远远不够。除非自己买断开采权，否则很难通过独家供应协议让矿主排他供应。

5）矿床可用储量难以估算：在一个矿床里，可用于高纯石英砂的矿石量没办法准确测量。这使得买断采矿权存在风险、采矿供应稳定性风险。

6）优质矿源的地位难以保证：石英矿全球储量大，很多处于未开发或未被砂厂验证的状态，很可能就会出现更优质的矿源，使提纯后的综合成本更低。提纯工艺目前相对成熟，不排除出现技术迭代导致对矿源要求降低的可能。这两点在买断采矿权、扩大产能时均要慎重考虑。

综合以上特点分析可以看出，高纯石英砂行业具有很高的矿源壁垒。

2.2 下游

坩埚砂主要应用于两个行业：①光伏石英坩埚；②半导体石英坩埚。目前，国内砂厂使用矿石提纯工艺制作的坩埚砂应用市场主要是光伏级石英坩埚，半导体用外层砂也有少量供货。

光伏全球装机持续提升：光伏新增装机容量屡创历史新高。根据中国光伏行业协会数据，2021年，全球光伏市场新增装机量为170GW，同比增长30.77%。2016-2025年间，预计全球新增光伏装机容量复合增长率将达到20.09%。中国大陆是全球最主要的单晶硅片生产地，目前全球前十大生产企业均位于中国大陆。2020年中国单晶硅片占全球出货量的90%以上。

N型硅片渗透率逐渐增高，N型单晶电池效率更高，预计2030年占比有望提升至50%。N型硅片对晶体品质和氧碳含量要求更高，N型硅片用的坩埚次数为3次（P型5次），N型硅片用坩埚寿命仅250小时（P型350小时）。进一步拉动石英坩埚需求。

因此，除了光伏下游总量的提升， 结构升级望贡献高纯石英砂行业增量。

图七 2016-2025E年全球新增光伏装机容量（左），N型硅片渗透率逐步提升（右）

资料来源：中国光伏协会

产业链现状：

1）国内内层高纯石英砂高度依赖进口，供应紧张；

2）卖方市场，价高者得。

图八 中国从美国、挪威进口内层高纯石英砂量（吨）（左）、

国内光伏级石英坩埚砂趋势图（万元/吨）（右）

资料来源：海关总署、招商证券

目前光伏坩埚砂的产业链地位：

1）由于石英坩埚是不可或缺的生产工具，高纯石英砂供应不足，目前处于供不应求状态。

2）质量要求高：如果坩埚出现质量问题，按一直坩埚拉制8根硅棒计算，将造成百万元以上成本损失，并导致其他批次非硅成本的增加，如果出现漏硅，将影响热场，造成的损失更大。

3）客户价格容忍度较高：根据招商银行研究院数据，坩埚占硅片成本的1%左右，石英砂涨价对下游成本影响较小。因此在优先保障生产安全质量的考量下，下游企业倾向于尽可能使用质量较优的高纯石英砂。

表六 硅片成本细项拆分（182mm硅片为例，硅料价格为220.35元/kg，2022年6月）

资料来源：SOLARZOOM、招商银行研究院

因此，国内市场需要 ①使用质量更优的高纯石英砂；②选择供应更加稳定、量充足的供应商。

市场供需关系

表七 国内光伏坩埚砂供需关系

资料来源：太平洋研究所、石英股份公告、网易号、中泰证券研究所、

永鑫行研整理（不完全统计）

根据上表计算，2022-2024年石英坩埚需求分别是69、102、126万只，对应高纯石英砂需求总量分别为7万-14万吨。根据网上公开资料查询，2021年下半年进口高纯度石英砂平均价格约为5万元/吨，对应2022-2024年高纯石英砂市场需求总量分别为35亿、53亿、70亿元。如果按照目前平均价格10-15万/吨，2024年对应市场空间为140亿-210亿元。

行业玩家

图九 中国外、中内层砂的供应占比

（左图外层砂已逐步实现国产替代，右图中内层砂渗透率有望提升）

资料来源：中泰证券研究所测算

目前，我国外层坩埚砂基本完成了国产替代，但中内层砂市场仍然由尤尼明和TQC占据绝大部分份额，过去几年两家产能一直保持稳定，直到2023年4月，尤尼明才宣布将产能扩大一倍，达到3万吨/年左右，而TQC暂未宣布扩产计划。在国内，光伏石英坩埚砂行业仅石英股份一家独大，泓顺硅基、阳山硅材、风日石英、普非特、拱心石等后进者呈现奋起直追的状态。相信随着国内企业的持续突破，将逐步扩大在光伏级坩埚砂的市占率，并开拓半导体市场，从而使我国在高纯石英砂方面做到完全自主可控。

表八  国内外主要玩家介绍

永鑫方舟投资团队认为：高纯石英砂行业要跑出来需要掌握几个核心能力。

1、发展初期巨量的资金投入。

2、具有矿源识别和开发能力，且有稳定的矿源可以满足量产。

3、成熟稳定的提纯工艺。

4、丰富的管理经验。

5、公司产品获得了客户的认可和批量订单。

而泓顺硅基矿源丰富、工艺成熟、在手订单充足、产能逐月扩大，满足了以上所有条件，有望从这个赛道脱颖而出。

目前泓顺硅基也在准备下一轮融资，有兴趣的朋友可以扫码联系泓顺硅基投融资负责人--毛总：