光伏产业政策持续推动硅片向大尺寸演进,大硅片趋势直接放大了碳纤维热场的性能优势,使其成为契合监管降本增效导向的主流选择。碳碳热场凭借抗折强度≥150MPa、导热系数<30 W/(m·K)及密度1.6 g/cm³的轻量化特性,在承重能力、隔热保温与节能降耗上全面契合大硅片“一炉料”增重与光伏降本的政策要求,自2016年起加速替代传统等静压石墨热场。

大硅片趋势放大碳纤维热场承重优势

硅片尺寸变大,单晶炉“一炉料”的质量随之增加,对热场部件的承载能力提出更高要求。碳基复合材料的抗折强度≥150MPa,而等静压石墨仅为38-60MPa,强度越高能承载的重量越大、安全性越高、使用寿命越长。这一性能优势在大硅片工艺下被显著放大,使碳碳热场成为大尺寸硅片拉晶环节更适配的配套部件。

此外,碳碳热场在制备工艺上也更贴近大硅片趋势。碳碳材料先制得碳纤维预制体,再通过气相沉积形成产品,类似“3D打印”;而石墨热场需从整块材料中挖出部件,类似“木雕”,挖空部分均为损耗。随着部件体积变大,碳碳热场的成本边际变动更小,在大尺寸化进程中具备更好的经济性。

碳碳热场对政策导向的契合度

光伏行业“降本增效”政策导向下,碳碳热场在隔热性与轻量化上的优势具有直接价值。导热系数越低越能隔绝内外热量传递,碳基复合材料<30 W/(m·K),远优于等静压石墨的80-140 W/(m·K),有助于减少单晶炉热损耗、降低拉晶能耗。同时密度越小产品越轻,碳基复合材料密度1.6 g/cm³低于石墨的1.8 g/cm³,在安装维护与结构支撑上更具优势。

从替代进程看,碳基复合材料在坩埚、导流筒、保温筒等核心部件的渗透率已大幅超越等静压石墨,其中坩埚领域碳基复合材料占比超过95%,加热器领域石墨仍占主导(碳基复材占比低于5%),替代空间依然存在。这一结构性变化与光伏降本增效的政策方向相互呼应。

双碳目标间接拉动热场需求

双碳目标推动光伏装机持续扩张,硅片产能建设带动单晶炉需求,进而间接拉动碳碳热场需求。热场需求测算主要分为新增单晶炉配套与存量单晶炉替换两部分。以行业预测口径为例,我国硅片产能由2020年的240GW预计增至2022年的569GW,单GW所需单晶炉约80个,新建单晶炉热场部件碳碳复材需求为0.297吨/个,存量替换需求为0.225吨/个,对应碳纤维需求预计由2020年的3000吨增至2022年的9092.16吨。

供给端,具备预制体自制能力的企业在成本与利润上更具优势。头部厂商中,金博股份从十年前即开始预制体制备,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;天宜上佳产能扩张较快。部分硅片龙头也布局一体化自供热场产能以平衡供应链。

常见问题

碳碳热场相比石墨热场的主要优势是什么?

碳碳热场在抗折强度(≥150MPa vs 38-60MPa)、隔热性(导热系数<30 vs 80-140 W/(m·K))和轻量化(密度1.6 vs 1.8 g/cm³)三方面均具优势,且制备工艺在大尺寸部件上成本边际变动更小,更适配大硅片趋势。

大硅片趋势如何影响碳纤维热场的需求?

硅片变大使单晶炉“一炉料”重量增大,对热场承重要求提升,碳纤维复材的高抗折强度优势被放大。同时大尺寸部件下碳碳材料“增材制造”式工艺相比石墨“挖雕”式工艺损耗更低,加速了替代进程。

碳碳热场对碳纤维价格为何不敏感?

碳碳热场纵向替代石墨、横向替代海外供应商,国内碳纤维厂商替代的是原先海外企业,成本上本身具备优势,因此在替代窗口期内价格压力较小。需注意,国产渗透完成后价格压力会逐步显现。