碳碳热场已全面替代石墨成为单晶炉主流部件,其细分市场规模随光伏硅片扩产持续扩容。以坩埚部件为例,碳基复合材料渗透率在2010年不足10%,2016年超过50%,到2020年已超过95%;导流筒、保温筒等部件的碳基复材渗透率也均已超过55%—60%。对应碳纤维需求,申万宏源研究测算显示,我国硅片产能从2020年的240GW增至2022年的569GW,带动单晶炉热场部件碳碳复材对应的碳纤维需求由3000吨升至9092吨,市场空间随硅片扩产同步放大。
替代逻辑:从“石墨雕刻”到“碳纤维编织”
碳碳热场对等静压石墨的替代并非偶然。在性能端,碳基复合材料抗折强度不低于150MPa,远高于等静压石墨的38—60MPa,更能承载大尺寸硅片带来的单炉料重;导热系数低于30W/(m·K),隔热性优于石墨的80—140W/(m·K)。在工艺端,碳碳热场采用“预制体+气相沉积”的方式成型,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,类似木雕,大尺寸部件下碳基路线的成本边际增量更小。性能与工艺的双重优势,使碳碳热场自2016年起加速替代石墨,成为单晶炉主流配置。
需求测算:新增与存量双轮驱动
碳碳热场的需求测算遵循“硅片产能→单晶炉数量→热场需求”的链条,分为新增与存量两条主线。
| 项目 | 2020年 | 2021年(预测) | 2022年(预测) |
|---|---|---|---|
| 我国硅片产能(GW) | 240 | 374 | 569 |
| 新增产能所需单晶炉(个) | — | 10,720 | 15,600 |
| 单晶炉热场部件碳碳复材总需求(吨) | — | 7,214.4 | 11,365.2 |
| 对应碳纤维需求(吨) | 3,000 | 5,771.52 | 9,092.16 |
新增方面,单GW硅片产能约需80个单晶炉,新建单晶炉热场部件碳碳复材需求约为0.27—0.297吨/个;存量方面,存量单晶炉热场部件存在替换需求,约为0.225吨/个。两条主线叠加,推动碳纤维需求在2020年3000吨的基础上,两年间增长约两倍。
常见问题
碳碳热场是单晶炉的哪个部分?
热场并非单一部件,而是单晶炉内坩埚、导流筒、保温筒、加热器等一组部件的统称,用于营造晶体生长所需的高温环境。其中坩埚指固定石英坩埚的碳基复材部件,而非石英坩埚本身。
为什么碳碳热场对碳纤维价格不敏感?
核心原因在于其处于“替代”通道中:纵向替代石墨,横向替代海外供应商。替代期内,客户更看重性能提升与供应链安全,对价格的敏感度相对较低,这也为国内碳纤维厂商留出了较好的利润空间。
热场企业的成长空间仅限于光伏吗?
不限于此。碳碳热场的核心工艺是碳纤维预制体成型,这一能力可横向延伸至储氢瓶、碳陶制动盘、燃料电池碳纸等产品,成为热场企业的第二增长曲线。