碳碳热场市场中,碳基复合材料占比在坩埚这一核心部件中从2010年不到10%增长到2020年超过95%,市场规模的迅猛增长主要受三大驱动力推动:光伏行业大规模扩产带动单晶炉需求激增、碳基复合材料对传统等静压石墨的加速替代,以及材料自身在性能与工艺上的显著优势。
替代效应:碳基复合材料对石墨的全面渗透
碳碳热场包含坩埚、导流筒、保温筒、加热器等六个部件,其中碳基复合材料对等静压石墨的替代是市场规模增长的核心动力。以坩埚为例,2010年碳基复合材料占比不足10%,到2016年已超过50%,2020年更是达到95%以上;导流筒和保温筒的碳基复材占比也分别从低于10%增长到超过60%和55%。这一替代过程从2016年企业突破低成本生产碳基复材技术后加速推进。
碳基复合材料相比等静压石墨具有明显性能优势:抗折强度可达150MPa以上(石墨仅为38-60MPa),能承载更大重量,契合大硅片趋势;导热系数低于30 W/(m·K)(石墨为80-140),隔热性更优;密度更低(1.6 vs 1.8 g/cm³),产品更轻。此外,碳基材料采用预制体编织+气相沉积工艺,类似3D打印,而石墨需从整块材料中挖出部件,随着部件体积增大,碳基热场的成本边际变化更小。
光伏扩产拉动单晶炉需求
碳碳热场的需求直接与光伏硅片产能挂钩。2020年我国硅片产能为240GW,预计2022年增至569GW。单GW硅片产能约需80个单晶炉,新增产能直接拉动新建单晶炉的热场碳碳复材需求(单个约0.27吨),同时存量单晶炉(2022年预计约29920个)也需定期替换热场部件(单个约0.225吨)。因此,碳碳复材热场的总需求从2020年的数千吨级快速增长,带动了碳纤维需求从2020年的3000吨级大幅攀升。
常见问题
碳基复合材料在热场所有部件中的渗透率都一样高吗?
不同部件的渗透率差异显著。坩埚的碳基复材占比最高(2020年超过95%),导流筒和保温筒分别为超过60%和55%,而加热器由于技术门槛,碳基复材占比仍低于5%,石墨材料仍占主导地位。
碳碳热场对碳纤维价格敏感吗?
碳碳热场对碳纤维价格敏感度相对较低。主要原因有二:一是碳基材料处于对石墨的替代过程中,性能优势带来的价值高于价格考量;二是国内碳纤维厂商替代的是原先海外供应商,在成本上本身具有一定优势。
碳碳热场市场的增长是否可持续?
增长动力主要来自光伏硅片扩产的增量需求以及存量单晶炉的替换需求。随着大硅片趋势推进,碳基复合材料因其承重和隔热优势,对石墨的替代仍在继续。但需注意,当国产渗透完成后,价格压力可能逐渐显现。