碳碳热场凭借承重、隔热等性能优势,自2016年起加速替代传统石墨热场,在坩埚这一核心部件上的渗透率已从当年超过50%提升至2020年超过95%,碳纤维作为上游原材料,由此重塑了光伏热场从预制体到成品部件的上下游价值关系。这一替代并非简单的材料更换,而是将产业链从“整块石墨机加工”的减材制造,转变为“碳纤维预制体+沉积”的增材制造,上游碳纤维供应商与中游热场厂商的供需议价格局也随之重新划分。
替代逻辑:从“木雕”到“3D打印”的工艺变革
碳碳热场对石墨的替代,根源在于性能与工艺的双重优势。性能上,碳基复合材料的抗折强度可达150MPa以上,远高于等静压石墨的38—60MPa,更能承载大硅片趋势下增加的炉料重量;其导热系数低于30W/(m·K),隔热性优于石墨的80—140W/(m·K),且密度更小、产品更轻。
工艺上,碳碳热场先由碳纤维编织成产品形状的预制体,再通过气相沉积形成成品,类似“3D打印”;而石墨热场需从整块等静压石墨中机加工挖出部件,挖空部分皆为损耗,类似“木雕”。随着部件体积变大,碳碳热场的成本边际变动更小,更贴合大尺寸硅片的发展方向。据金博招股书数据,坩埚部件中碳基复合材料占比从2010年的不足10%,升至2016年的超过50%,再到2020年的超过95%;导流筒、保温筒等部件的碳基渗透率同期也分别超过60%和55%。
产业链重构:预制体能力决定议价位置
碳碳热场的产业链条由此清晰分为三层:上游为碳纤维原丝供应商,中游为热场部件制造商,下游为硅片拉晶企业。中游环节的核心壁垒在于预制体制备——这是碳纤维转化为热场部件的关键中间形态。
| 环节 | 核心能力 | 代表参与者 |
|---|---|---|
| 上游碳纤维 | 原丝生产与供应 | 海外供应商为主,中复神鹰等国内企业参与替代 |
| 中游预制体+热场 | 碳纤维成网、布网复合针刺等 | 金博股份、天宜上佳、西安超码等 |
| 下游应用 | 单晶炉热场部件使用 | 隆基等硅片企业(部分一体化自供) |
同时掌握预制体与热场成品能力的企业,等于赚取了两个环节的利润,在产业链中议价能力更强。以金博股份为例,其自十年前即布局预制体,在碳纤维成网、布网复合针刺、自动送料针刺等环节拥有特有技术,实现了连续化生产与效率提升。而天宜上佳等新进入者则通过绑定下游客户(如高景)快速扩张产能。
上游碳纤维供应方面,碳碳热场使用的碳纤维早期大多来自海外,为应对短缺,国内选中了包括中复神鹰在内的3家企业进行替代。由于国产替代对标的是高高在上的海外价格,国内碳纤维厂商在碳碳热场这一应用上价格压力相对较小,成本上具备一定优势。
常见问题
碳碳热场替代石墨是必然趋势吗?
从性能和工艺看是必然的。碳基材料抗折强度更高、隔热性更好,且增材制造方式在大尺寸部件上成本优势更明显,因此坩埚等部件的碳基渗透率已超过95%。
热场厂商为什么都要做预制体?
预制体是碳纤维转化为热场部件的中间关键环节,同时掌握预制体和热场成品能力的企业能赚取两个环节的利润,在产业链中的议价能力和利润空间都更强。
热场公司为何能横向拓展到储氢瓶、刹车片?
碳基热场的本质是把碳纤维做成部件,这种“造物”能力可横向延伸。储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸等产品在工艺上与预制体制备相通,因此成为热场公司的第二增长曲线。