从2010年等静压石墨在热场中占比超90%,到2020年碳碳热场在坩埚等核心部件中占比超95%,碳纤维对石墨的替代在十年间基本完成。这一进程的核心拐点出现在2016年——金博、超码等企业突破低成本生产碳基复材的技术后,碳碳热场凭借更高的抗折强度(≥150MPa)、更低的导热系数(<30W/(m·K))以及更贴近大硅片趋势的制备工艺,开始快速取代传统石墨,并推动碳纤维成为光伏热场的主导材料。

替代进程:从石墨主导到碳碳热场主导

在2010年,等静压石墨几乎垄断了热场所有部件,其中坩埚、导流筒、保温筒等核心部件的石墨占比均超过90%。到2016年,碳基复合材料在坩埚中的占比已超过50%,标志着替代进入加速期。至2020年,碳碳热场在坩埚中的占比已超过95%,导流筒超过60%,保温筒超过55%,仅在加热器等少数部件中石墨仍占主导(>95%)。这一转变的核心驱动力是碳基复材在性能和工艺上的双重优势:碳基复材的抗折强度是等静压石墨的3-4倍,导热系数不到后者的1/3,同时其“先编织后沉积”的工艺相比石墨的“整块挖雕”在成本上边际变动更小,更适配大硅片趋势。

产业链关键拐点

2016年:低成本碳基复材技术突破

2016年是替代进程的分水岭。在此之前,热场材料以石墨为主;此后,金博、超码等企业突破了低成本生产碳基复材的技术,使碳碳热场在成本上具备了与石墨竞争的可能。这一突破直接开启了碳纤维在光伏热场中的大规模应用。

碳纤维的角色:从海外依赖到国产替代

碳碳热场使用的碳纤维早期大多来自海外,但近些年为了应对碳纤维短缺,国内企业选中了包括中复神鹰在内的3家企业进行替代。由于碳碳热场主要替代的是原有的石墨产品,且海外碳纤维价格较高,国内碳纤维厂商在热场领域面临的价格压力相对较小

常见问题

碳碳热场相比石墨热场具体有哪些性能优势?

碳基复合材料在抗折强度(≥150MPa vs 石墨的38-60MPa)、导热系数(<30W/(m·K) vs 石墨的80-140W/(m·K))和密度(1.6 g/cm³ vs 1.8 g/cm³)上均优于等静压石墨,能承载更大重量、隔热性更好、产品更轻。

2020年后碳碳热场在哪些部件中占比仍较低?

在加热器部件中,碳基复合材料占比仍低于5%,等静压石墨占比超过95%,是替代进程中最慢的领域。

碳碳热场的需求如何测算?

需求测算主要分两步:先根据硅片新增和存量产能推算出所需单晶炉数量,再乘以每台单晶炉对应的热场部件碳碳复材需求。以2020年为例,碳纤维需求约为3000吨,到2022年预测需求将超过9000吨。

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