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碳碳復(fù)合材料正逐漸替代等靜壓石墨在光伏領(lǐng)域的位置
中國光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷過2007和2010年飛速發(fā)展，在2012年已經(jīng)是產(chǎn)能過剩狀態(tài)，更是加劇了行業(yè)洗牌。
2013年的太陽能光伏行業(yè)處于單晶硅和多晶硅同時(shí)發(fā)展的格局，當(dāng)時(shí)多晶硅光伏轉(zhuǎn)換效率雖然沒有單晶硅高，但是成本有很大的優(yōu)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(zhuǎn)換效率有優(yōu)勢。
直拉單晶硅爐內(nèi)已經(jīng)采用了大量碳素?zé)釄霾牧?。這些碳素材料是其他材料無法替代的。以直拉單晶硅爐內(nèi)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(qiáng)度太低，不足以承載200-300公斤的硅料，所以外邊必須套一個(gè)石墨坩堝，作為承載部件。這里就完全發(fā)揮出碳材料的優(yōu)勢了，因?yàn)樘疾牧鲜俏ㄒ灰环N在高溫下力學(xué)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(gè)載荷。石墨材料主要就是等靜壓石墨。
到了2021年，情況發(fā)生了翻天覆地的變化。2021年的直拉單晶硅爐坩堝直徑達(dá)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(qiáng)度也要提高。這時(shí)候等靜壓石墨成本就急劇升高了，逐步被碳/碳復(fù)合材料代替。
等靜壓石墨被碳/碳取代還有更重要的原因。因?yàn)榈褥o壓石墨是脆性材料，它的斷裂是沒有先兆的，所以，萬一發(fā)生坩堝損壞，熔融的硅料會(huì)把爐底燒穿。而碳/碳復(fù)合材料，是碳纖維增強(qiáng)碳基體復(fù)合材料，不會(huì)發(fā)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(fù)合材料成本，安全性又低，被取代就理所當(dāng)然了。所以，目前直拉單晶硅爐內(nèi)碳素結(jié)構(gòu)材料，還剩加熱器還在采用導(dǎo)電率高的石墨材料，其他的逐步被碳碳復(fù)合材料替代。
除了石墨方面的原因，碳/碳復(fù)合材料能夠替代石墨材料另一個(gè)原因，就是碳/碳這幾年技術(shù)飛速發(fā)展。單說市場價(jià)格，以前一公斤碳/碳復(fù)合材料市場價(jià)格在2000-3000元，現(xiàn)在已經(jīng)降到1100-1200元每公斤了。極大地降低了太陽能光伏發(fā)電組件每瓦成本。
2022年，中國太陽能光伏發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。太陽能發(fā)電能夠脫離補(bǔ)貼，可持續(xù)發(fā)展之后，迎來的將會(huì)是指數(shù)級(jí)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(chǎn)單晶硅的直拉單晶硅工藝，已經(jīng)成為主流。而碳/碳復(fù)合材料，是直拉單晶硅爐內(nèi)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(fā)展。
碳/碳復(fù)合材料，是以碳纖維增強(qiáng)碳基體的材料，碳纖維用量逐年快速增長。目前的碳/碳復(fù)合材料處于供不應(yīng)求狀態(tài)，毛利率不低于60%，正是處于風(fēng)口趨勢的初始狀態(tài)。（信息來源：不只是鋼貨）
至此，《中國（長沙）碳-碳復(fù)合材料技術(shù)與應(yīng)用論壇》于2021年10月23日在長沙舉辦，將特邀碳碳復(fù)合材料上下游企業(yè)、科研院校等專家代表出席，為其提供技術(shù)交流、商務(wù)洽談、戰(zhàn)略合作的平臺(tái)；會(huì)議將以“先進(jìn)材料、先端技術(shù)、高端裝備”為方向。更多碳碳復(fù)合材料信息可查看http://21xtrc.cn
