（报告出品方：中泰证券）
一、光伏热场：供需逐步宽松，成本为王1.1 碳/碳复材替代石墨作为热场材料已成趋势
热场是用在硅片拉晶过程中的耗材，主要包括位于单晶炉内的坩埚、导 流筒、保温筒、加热器等部件。其中坩埚的作用是承载内层的石英坩埚， 石英坩埚中放臵熔融硅料；导流筒的作用是引导气流，并阻止外部热量 传导至内部，使硅棒生长的速率提升；保温筒的作用是阻止内部热量向 外传导，构建热场空间；加热器的作用是提供硅料熔化的热源。
早期单晶炉热场系统材料主要使用高纯、高强等静压石墨材料，但石墨 材料已不能适应热场系统向安全、高效、大型化发展的趋势。我国晶硅 制造热场材料行业起步较晚，光伏行业发展前期，单晶拉制炉、多晶铸 锭炉热场系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。静 压石墨材料存在非常明显的缺点：1）石墨在反复高温热震下易产生裂纹， 容易导致部件破损，造成安全事故；2）从石墨件中挥发出来的杂质或石 墨降解形成的颗粒会污染硅熔体，影响晶体品质；3）在制备大直径的产 品时，传统石墨热场材料成型困难，而且纯度要求高，制备成本高昂， 生产环节较多，制备周期长，交货周期也长。
碳/碳复材性价比高、安全性强，适应大尺寸单晶热场制备，替代石墨作 为热场材料已成趋势。碳/碳复合材料是由碳纤维及其织物增强碳基体所 形成的高性能复合材料，与传统石墨产品比较具有以下突出优点：1）性 价比高，产品使用寿命长，减少更换部件的次数，从而提高设备的利用 率，减少维护成本；2）可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产直径 更大的单晶产品，节约新设备投资费用；3）安全性高，在反复高温热震 下不易产生裂纹；4）可设计性强，大型石墨材料成型困难，而先进碳基 复合材料可以实现近净成型，在大直径单晶炉热场系统领域具有明显的 优势。
碳基复材在晶硅热场应用渗透率不断提升。回顾碳基复材对传统石墨原 料制造晶硅热场系统的技术路线替代过程，2005 年之前，晶硅制造热场 系统（单晶拉制炉、多晶铸锭炉）部件主要是以等静压石墨等特种石墨 为主，生产企业主要是西格里和东洋碳素等碳素巨头；2005 至 2010 年， 碳基复材在晶硅制造热场系统的应用进入探索期，金博股份和西安超码 等少数碳基复合材料厂商开始对等静压石墨产品进行进口替代。2011 年， 受日本福岛大地震影响，进口特种石墨供应紧张，碳碳热场得到批量应 用机会窗口；2012 至 2015 年，欧美双反政策冲击使得国内企业开始尝 试新材料、新工艺以降低生产成本，碳碳热场产品因使用寿命长、可减 少部件跟换次数，且具备热导系数低、有利节能增效的特点，顺应行业 降本趋势得以快速应用；2016 年后，国内光伏行业快速发展，碳碳热场 迎来广阔发展空间，渗透率不断提升。
热场系统大型化以及 N 型硅片渗透率提升，继续推动碳基复材对石墨材 料的替代。由于等静压石墨坩埚强度不足以保证产品安全，结构和性能 不可调，因此热场系统大型化趋势下，碳碳复材对石墨材料的替代愈加 明显。从金博股份主要单晶硅制造热场系统尺寸来看，已由 2016 年初 的 26 英寸以下发展到目前 30-36 英寸，且金博股份在 40、42 英寸产品 已实现小批量试制、生产和交付，为未来更大尺寸硅片的应用需求做好 了技术和产品储备。热场制备过程中需要碳化硅涂层，石墨材料与碳化硅的热膨胀系数不一样，导致其涂层容易脱落，而碳碳复合材料与碳化 硅的热膨胀系数接近，因此灰分更低。N 型硅片对热场纯度要求更高， 根据金博股份招股说明书，P 型电池纯度等级为Ⅰ级＜200ppm，N 型电 池纯度等级为Ⅱ级＜100ppm。随着 N 型电池渗透率提升，有望继续推 动碳基复材对石墨材料的替代。
预制体制备和致密化过程是碳碳复材生产的关键步骤。目前，碳/碳复合 材料制备方法因致密化工艺的不同可主要分为化学气相沉积法、液相浸 渍法及两种方法的综合使用。化学气相沉积法中，基体碳与纤维结合紧 密、结构可调，该法成为制备高性能碳/碳复合材料的首选方法。以金博 股份为例，公司碳碳复材生产流程主要包括预制体的制备、化学气相增 密、石墨化和机加工。预制体的制备主要将碳纤维通过织布、成网、复 合、烘干等工艺制备成预制体。化学气相沉积则是在 CVD 炉中进行化 学气相沉积，在氮气的保护下，通入天然气，加热温度为 300~500℃， 气体热解并在碳纤维上沉积碳，填充多孔预制体的空隙，从而得到高密 度的先进碳基复合材料。石墨化处理需使用高温热处理对原子重排及结 构转变提供能量，使得产品性能达到使用要求。机加工处理则是把半成 品加工成符合尺寸要求的产品。
1.2 预计 22-23 年行业供需格局逐步偏宽松
预计 22-23 年碳碳热场需求分别为 6625、9199 吨，YoY 42.6%、38.9%。 单晶热场材料需求可分为三类：1）新增需求：硅片产能新增带来的单晶 炉热场材料增量需求；2）替换需求：热场部件经过一定周期需要更换所 带来的替换需求；3）改造需求：大尺寸硅片渗透率提升趋势下，小尺寸 单晶炉需改造成大尺寸单晶炉的增量需求。在替换需求方面，根据金博 股份公告，碳基复合材料热场部件为消耗品，坩埚的使用寿命约为 6-8 个月，导流筒的使用寿命约为 2 年左右，保温筒的使用寿命为 1 年半左 右，加热器的使用寿命约半年左右。
2022-2023 年为新增产能释放期，实际产能或一定程度高于规划产能。 据金博股份等公司新建项目建设周期情况，一般项目一年内即可建设完 成并陆续释放产能，部分项目半年即可完成。根据对各公司产能建设情 况的梳理，在建项目基本可在 22-23 年完成建设并陆续释放产量。随着 近年来装备及产品技术的提升，沉积炉及产品的尺寸不断增大。气相沉 积炉炉膛空间更大，可摆放的待沉积件数量增加；此外，随着主要碳/ 碳复合材料产品（坩埚、导流筒、保温筒等）尺寸的不断增大，品类增 多，可配搭的不同尺寸产品增多。综上我们认为最终实际投产产能或将 一定程度高于规划产能。
