碳碳热场自2016年起逐步替代石墨材料,在光伏政策推动单晶炉大型化的趋势下,替代进程会进一步加速。碳基复合材料在坩埚部件中的占比已从2016年的超过50%提升至2020年的超过95%,这一替代曲线表明,政策驱动的技术迭代与材料升级正在形成正向循环。

政策如何催化碳碳热场渗透

光伏产业政策(如能耗双控、领跑者计划等)通过引导单晶炉向大型化方向发展,间接加速了碳碳热场对等静压石墨的替代。大型化单晶炉对热场部件提出更高要求,而碳基复合材料在抗折强度(≥150 MPa,石墨为38-60 MPa) 和导热系数(<30 W/(m·K),石墨为80-140 W/(m·K)) 等关键指标上具备明显优势,更能适应大硅片、大装料量的生产需求。

碳基复合材料的制备工艺是先制成碳纤维预制体,再通过沉积形成产品,类似“3D打印”;而石墨热场需从整块石墨中机加工挖出,类似“做木雕”。随着部件体积增大,碳碳热场在成本上的边际变动更小,工艺优势在大尺寸趋势下进一步放大。

政策对热场需求节奏的影响

热场需求测算分为新增与存量替换两部分:新增产能需要配套新单晶炉,存量单晶炉则需定期更换热场部件。政策推动的产能扩张会同时拉动这两部分需求——新建产线直接增加热场需求,而存量炉子的替换需求则形成持续性的市场支撑。

从供给端看,国内碳碳热场企业(如金博股份、天宜上佳等)已形成规模化产能,且头部企业多具备预制体自制能力,一体化布局使其在成本控制与技术迭代上具备较强竞争力。政策推动的行业扩张期,具备产能与技术储备的企业更易受益。

常见问题

碳碳热场替代石墨是政策直接推动的吗?

政策并非直接指定材料替代,而是通过引导单晶炉大型化、提升能效标准等途径,间接强化了碳基复合材料在承重、隔热等方面的性能优势,从而加速其渗透。材料本身的性能优势是替代的根本驱动力。

碳碳热场在单晶炉中覆盖哪些部件?

热场是单晶炉内一系列部件的统称,包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器等。截至2020年,碳基复合材料在坩埚中的占比已超过95%,在导流筒中超过60%,在保温筒中超过55%,而加热器领域仍以石墨为主(碳基复材占比低于5%)。

碳碳热场企业还有哪些延伸方向?

碳碳热场的核心工艺是将碳纤维制成预制体,这一能力可横向延伸至储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸(燃料电池气体扩散层)等领域。这些业务在工艺上与热场制备相通,成为热场企业的第二增长曲线。