碳碳热场凭借**≥150MPa的抗折强度**(等静压石墨为38-60MPa)和更低的导热系数,在光伏单晶炉热场部件中已实现对石墨的大规模替代——坩埚的碳基复材渗透率由2010年的不足10%提升至2020年的超过95%。除光伏外,碳碳热场企业的工艺能力正横向延伸至储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸(燃料电池气体扩散层) 等高温及精密部件场景,需求结构持续多元化。
替代逻辑:性能与工艺的双重优势
碳碳热场对等静压石墨的替代始于2016年前后,核心驱动力来自两方面:
- 性能优势:碳基复材抗折强度≥150MPa,远高于等静压石墨的38-60MPa,能承载更大重量,契合大硅片趋势下“一炉料质量变大”对承重的要求;同时导热系数低于30W/(m·K),隔热性更好,灰分与石墨相当(均<200ppm),密度更低(1.6 vs 1.8 g/cm³)。
- 工艺优势:碳碳材料采用“预制体编织+气相沉积”工艺,类似3D打印,随部件体积增大成本边际变动更小;等静压石墨则需从整块材料中机加工挖出部件,挖空部分均为损耗。
光伏之外:三大延伸场景
碳碳热场企业掌握的核心能力是“把碳纤维做成指定形状的部件”,这一本领可横向复制到其他高温、轻量化场景:
| 延伸方向 | 工艺共通性 | 进展要点 |
|---|---|---|
| 储氢瓶 | 碳纤维缠绕定型,与预制体工艺相通 | III型瓶已完成研发,IV型瓶在研 |
| 碳陶制动盘 | 预制体基础上增加陶瓷化(石墨化)与机加工 | 主要用于电车减重,推广较快 |
| 碳纸(燃料电池气体扩散层) | 同样基于预制体加工 | 已完成送样环节,处于客户验证阶段 |
这些场景的共同特点是:与热场同源的高温碳基材料制备能力,叠加对成本敏感度相对可控的下游需求,构成热场企业的“第二增长曲线”。
常见问题
碳碳热场替代石墨是必然趋势吗?
从渗透率数据看趋势明确:坩埚领域碳基复材占比从2010年不足10%升至2020年超过95%,导流筒、保温筒等部件也均超过55%。替代动力来自大硅片趋势下对承重、隔热性能的更高要求,以及碳碳材料在大型部件上的成本优势。
碳碳热场企业拓展新业务的门槛高吗?
门槛主要在预制体制备环节。拥有自主预制体能力的企业(如金博股份)在热场主业上可赚取两个环节的利润,向储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸延伸时,也因工艺同源而更具协同性;不具备该能力的企业则更多依赖外购预制体。
碳碳热场需求如何测算?
需求测算遵循“硅片产能→单晶炉数量→热场部件需求”的链条,分为新增产能对应的新建炉需求和存量炉的替换需求两部分,替换周期与热场部件使用寿命相关。