碳碳热场凭借更高的抗折强度、更优的隔热性能以及更贴合大硅片趋势的制备工艺,在光伏单晶炉热场部件中对等静压石墨形成了全面替代。国产碳碳热场已从2016年起步时的份额逆转,走到当前主流地位,实现了热场整机的自主可控,但在上游高端碳纤维与CVD沉积设备等环节,仍存在对进口的依赖。
性能优势与替代进程
碳碳热场与等静压石墨的核心差异在于材料与工艺。碳基复合材料以碳纤维为原料,采用预制体编织与气相沉积成型,类似“3D打印”;而等静压石墨需从整块石墨中机加工挖出部件,损耗较大。在关键性能上,碳基复合材料的抗折强度在150MPa及以上,显著高于等静压石墨的38-60MPa,更能承载大硅片带来的大投料量;同时其导热系数低于30W/(m·K),隔热性优于石墨的80-140W/(m·K)。
从替代进程看,在坩埚部件中,碳基复合材料占比从2010年的不足10%,提升至2016年的超过50%,到2020年已超过95%;导流筒、保温筒等部件的碳基占比也均超过55%。相比之下,加热器部件因工况特殊,截至2020年碳基复合材料占比仍低于5%,等静压石墨仍占主导。
国产化现状:整机自主,上游仍有依赖
当前国产碳碳热场已实现从进口依赖到自主可控的转变,国内头部企业如金博股份、天宜上佳等已形成规模化产能,且头部企业大多自行制备预制体,从而获取产业链两个环节的利润。不过,碳碳热场使用的碳纤维早期大多来自海外,为应对碳纤维短缺,国内已选中中复神鹰在内的3家企业进行替代,但在高端碳纤维及CVD沉积设备等上游环节,对进口仍有一定依赖。
从需求端看,碳碳热场的需求测算主要分为新增单晶炉与存量单晶炉替换两部分,随硅片产能扩张而增长。而热场企业凭借“把碳纤维做成物品”的工艺能力,正横向拓展至储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸等第二增长曲线。
常见问题
碳碳热场为何能替代等静压石墨?
核心在于性能与工艺的双重优势。碳基复合材料抗折强度更高、隔热性更好,更适应大硅片趋势下的承重需求;同时其“先编织后沉积”的工艺在大尺寸部件上成本边际变动更小,而石墨热场需整块挖制、损耗较大。
国产碳碳热场的替代进程处于什么阶段?
在坩埚、导流筒、保温筒等主要部件中,碳基复合材料占比已超过55%,部分部件超95%,替代已基本完成。但加热器部件碳基占比仍低于5%,且上游高端碳纤维与CVD设备仍依赖进口,国产化尚未完全收官。
碳碳热场企业还有哪些增长方向?
热场企业凭借预制体工艺的相通性,正拓展至储氢瓶(III型瓶已研发完成)、碳陶制动盘(面向电车减重需求)以及燃料电池碳纸等领域,形成第二增长曲线。