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碳/碳復合材料:在光伏領域正逐步替代等靜壓石墨,處于風口趨勢的初始狀態

發布時間:2021-08-30󰇰瀏覽次數:522

中國光伏產業經歷過2007和2010年飛速發展,在2012年已經是產能過剩狀態,更是加劇了行業洗牌。

 

2013年的太陽能光伏行業處于單晶硅和多晶硅同時發展的格局,當時多晶硅光伏轉換效率雖然沒有單晶硅高,但是成本有很大的優勢。單晶硅工藝采用的是直拉單晶硅工藝,成本高,但是光伏轉換效率有優勢。

 

直拉單晶硅爐內已經采用了大量碳素熱場材料。這些碳素材料是其他材料無法替代的。以直拉單晶硅爐內的坩堝為例,高純硅料要在1500℃左右熔融,需要用石英坩堝承載,但是石英坩堝高溫強度太低,不足以承載200-300公斤的硅料,所以外邊必須套一個石墨坩堝,作為承載部件。這里就完全發揮出碳材料的優勢了,因為碳材料是**一種在高溫下力學性能不降反升的材料。

 

2013年的直拉單晶硅爐坩堝直徑只有24-28寸,裝載硅料少,石墨材料可以完全承受這個載荷。石墨材料主要就是等靜壓石墨。

 

到了2021年,情況發生了翻天覆地的變化。2021年的直拉單晶硅爐坩堝直徑達到了36寸,裝載硅料更多了,一次可以裝在700-800公斤硅料。要求碳素坩堝尺寸變大了、強度也要提高。這時候等靜壓石墨成本就急劇升高了,逐步被碳/碳復合材料代替。

 

等靜壓石墨被碳/碳取代還有更重要的原因。因為等靜壓石墨是脆性材料,它的斷裂是沒有先兆的,所以,萬一發生坩堝損壞,熔融的硅料會把爐底燒穿。而碳/碳復合材料,是碳纖維增強碳基體復合材料,不會發生脆斷的事故,安全性大大提高。

 

大尺寸等靜壓石墨成本升高,慢慢接近碳/碳復合材料成本,安全性又低,被取代就理所當然了。所以,目前直拉單晶硅爐內碳素結構材料,還剩加熱器還在采用導電率高的石墨材料,其他的逐步被碳碳復合材料替代。

 

除了石墨方面的原因,碳/碳復合材料能夠替代石墨材料另一個原因,就是碳/碳這幾年技術飛速發展。單說市場價格,以前一公斤碳/碳復合材料市場價格在2000-3000元,現在已經降到1100-1200元每公斤了。極大地降低了太陽能光伏發電組件每瓦成本。

 

2022年,中國太陽能光伏發電可以實現平價上網。太陽能發電能夠脫離補貼,可持續發展之后,迎來的將會是指數級別的增長。單晶硅在與多晶硅競爭多年后,逐漸淘汰多晶硅的市場。

 

作為生產單晶硅的直拉單晶硅工藝,已經成為主流。而碳/碳復合材料,是直拉單晶硅爐內的重要材料,而且是一種耗材,每1-2年就要更換的,將迎來更快速的發展。

 

碳/碳復合材料,是以碳纖維增強碳基體的材料,碳纖維用量逐年快速增長。目前的碳/碳復合材料處于供不應求狀態,毛利率不低于60%,正是處于風口趨勢的初始狀態。


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