碳碳热场从2016年突破低成本制备到全面替代石墨,行业经历了三个关键拐点:2016年低成本制备技术突破、大硅片趋势推动的工艺替代、以及国产材料对进口的横向替代。以坩埚部件为例,碳基复合材料占比从2010年的不足10%,到2016年超过50%,再到2020年超过95%,完成了对等静压石墨的全面替代。

拐点一:低成本制备技术突破(2016年)

2016年之前,热场的主要材料是石墨;这一年之后,金博、超码等企业突破了低成本生产碳基复材的技术,碳碳热场逐渐成为主流。 这一突破的核心在于制备工艺的革新——碳基复合材料采用“编织预制体+气相沉积”的方式成型,类似3D打印;而传统石墨热场需要从整块等静压石墨中机加工挖出部件,类似做木雕,挖空部分全是损耗。随着部件体积变大,碳碳热场在成本上的边际变动更小,为大规模替代奠定了经济性基础。

拐点二:大硅片趋势推动性能替代

光伏硅片向大尺寸演进,一炉料的质量随之增大,对热场部件的承重能力要求显著提高。碳基复合材料的抗折强度不低于150MPa,而等静压石墨仅为38-60MPa,碳碳热场能承受更大的重量,安全性更高、使用寿命更长。 此外,碳基材料导热系数低于30W/(m·K),隔热性优于石墨的80-140W/(m·K),更契合单晶炉热场保温需求。性能和工艺的双重优势,使碳碳热场对石墨的替代成为必然过程。

拐点三:国产替代与供给格局重塑

碳碳热场使用的碳纤维原料早期大多来自海外,近些年行业选定了包括中复神鹰在内的3家国内企业进行替代,逐步缓解碳纤维短缺问题。在热场供给端,金博股份是产能最大的厂商,且从十年前就开始自做预制体,技术最为领先;隆基作为硅片龙头也布局了热场产能,主要用于一体化自供。 头部企业同时掌握预制体和热场两个环节,赚取了产业链上更大的利润空间。

常见问题

碳碳热场为什么对碳纤维价格不敏感?

因为碳碳热场存在“纵向替代石墨、横向替代海外”的双重替代逻辑。在替代过程中,它面对的是原有石墨材料或进口产品的价格体系,本身就有成本优势,因此对碳纤维原料价格的容忍度较高。

碳碳热场在光伏单晶炉中扮演什么角色?

热场是单晶炉内一系列部件的总称,包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器等。其中坩埚指的是固定石英坩埚的碳基复材部件,并非石英坩埚本身。这些部件共同构成拉晶环节的热场系统。

热场公司如何拓展第二增长曲线?

碳基热场的本质是把碳纤维做成特定形状的部件,这项“造物”能力可以横向延伸。热场公司利用预制体工艺的相通性,向储氢瓶、碳陶制动盘、燃料电池碳纸等方向拓展,这些领域与预制体制备在工艺上均有相通之处。