从等静压石墨到碳纤维碳碳热场,中国在单晶炉部件这一环节已形成下游强、上游补的全球格局:碳碳热场是中国企业率先突破低成本产业化、并推动对石墨实现主流替代的光伏辅材环节,预制体与沉积工艺具备较强竞争力;但热场所用的碳纤维原料此前多来自海外,目前正通过中复神鹰等国内厂商推进替代,上游仍是需要补强的环节。
替代是怎么发生的
在石墨时代,热场部件主要采用等静压石墨,其制备思路是从整块石墨中机加工挖出所需形状,挖空部分即为损耗。碳基复合材料则先制得碳纤维预制体,再通过气相沉积纯化得到产品,工艺上更接近“成型”而非“雕刻”,因此随着部件体积变大,成本上的边际变动更小。
性能上,碳基复合材料抗折强度更高、导热系数更低,前者对应大硅片趋势下更大的承重需求,后者对应更好的隔热能力。正因如此,碳基热场对石墨的替代是一个持续推进的过程,这一阶段对碳纤维价格的容忍度也相对更高。
中国的全球位置
金博、超码等企业突破低成本碳基复材生产后,碳碳热场逐渐成为主流。从坩埚这一部件看,碳基复合材料占比从2010年的不足10%,提升到2016年的超过50%,2020年进一步超过95%;导流筒、保温筒等部件也呈现类似方向,而加热器仍以等静压石墨为主。
这一替代路线由国内企业主导。头部企业同时自做预制体,相当于赚取两个环节的利润;金博从十年前就开始做预制体,在这一环节技术较为领先,其碳纤维成网、布网复合针刺、自动送料针刺等工艺均为特有技术,突破了传统成网与缝合方式在连续化生产、复杂形状部件上的限制。
需要补强的一端在原料。热场所用碳纤维此前大多来自海外,为应对碳纤维短缺,国内选中包括中复神鹰在内的3家企业进行替代。上游国产化推进后,国内厂商在成本端的压力相对减轻;但国产渗透完成后,价格端的压力也会逐步浮现。
常见问题
碳碳热场在光伏产业链中属于什么环节?
碳碳热场是光伏拉晶环节单晶炉上的系列部件,属于光伏辅材中较重要的一部分,坩埚、导流筒、保温筒等均在其中。它同时是碳纤维的短期主要下游应用之一,另外两个是刹车盘与航天部件。
为什么碳碳热场能替代等静压石墨?
一是性能,碳基复合材料抗折强度更高、隔热性更好,契合大硅片带来的承重与保温要求;二是工艺,预制体加沉积的路线在部件变大时成本边际变动更小。金博、超码等企业突破低成本生产后,替代进程明显加快。
中国在这一环节的强项和短板分别是什么?
强项在预制体与沉积工艺,头部企业自做预制体,工艺积累较深,并主导了碳基对石墨的替代。短板在上游碳纤维,此前多依赖海外供应,目前正由包括中复神鹰在内的国内厂商推进替代,整体仍处于补强过程中。