碳碳热场材料凭借抗折强度≥150MPa(等静压石墨仅为38-60MPa)等性能优势,在光伏单晶硅热场环节加速替代石墨,其市场规模增长的核心驱动来自单晶硅产能扩张带来的新增需求存量单晶炉热场部件的替换需求这“双轮”。

碳碳热场是光伏拉晶环节单晶炉内坩埚、导流筒、保温筒等系列部件的统称。在2016年以前,热场主要材料是石墨;此后随着低成本碳基复材技术突破,碳碳热场逐渐成为主流。其增长逻辑清晰:新增产能对应新建单晶炉带来的热场部件需求,存量产能则对应运行中单晶炉热场部件的定期替换需求。

替代进程与渗透率

碳碳热场对等静压石墨的替代,在不同部件中进度差异明显。以坩埚为例,碳基复合材料占比从2010年的不足10%,提升至2016年的超过50%,到2020年已超过95%;导流筒和保温筒在2020年也分别超过60%和55%。但加热器部件的替代进程较慢,2020年碳基复合材料占比仍不足5%,等静压石墨占据超过95%的份额。

替代的核心驱动力来自性能与工艺的双重优势。性能上,碳基复合材料抗折强度≥150MPa,远高于等静压石墨的38-60MPa,能承载更大重量,契合大硅片趋势下“一炉料质量变大”对承重的要求;同时其导热系数低于30 W/(m·K),隔热性更好。工艺上,碳碳材料采用“预制体+气相沉积”方式成型,类似3D打印,而石墨热场需从整块石墨中机加工挖出,类似“木雕”,部件体积变大时碳碳材料在成本上的边际变动更小。

需求测算逻辑

碳碳热场的需求测算遵循“硅片产能→单晶炉→热场”的链条。以申万宏源研究预测为例,我国硅片产能从2020年的240GW增长至2022年的569GW,单GW所需单晶炉约80个。据此测算,单晶炉热场部件碳碳复材总需求从2021年的7214.4吨增长至2022年的11365.2吨,对应碳纤维需求从5771.52吨增长至9092.16吨。

从供给端看,热场产能集中在少数头部企业。金博股份、天宜上佳等头部厂商产能较多,且均自行生产预制体,等于赚取两个环节的利润。隆基股份作为硅片龙头,也拥有热场产能,但主要是一体化自供,用于平衡供应链。

常见问题

碳碳热场对碳纤维价格为何不敏感?

因为碳碳热场处于替代石墨的进程中,且使用的碳纤维主要来自海外,国内厂商替代的是海外供应商,在成本上具有优势,因此对碳纤维价格容忍度较高。但需注意,待国产渗透完成后,价格压力会逐渐显现。

热场公司除热场外还有哪些增长方向?

热场企业可将“把碳纤维做成物品”的能力横向延伸,拓展至储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸(燃料电池气体扩散层)等领域。这些方向与预制体工艺相通,成为热场公司的第二增长曲线。

碳碳热场替代石墨是否已完成?

尚未完全完成。坩埚、导流筒、保温筒等部件碳基复材渗透率已超过50%甚至95%,但加热器部件2020年碳基复材占比仍不足5%,等静压石墨仍占主导,替代空间依然存在。