一、热场—光伏硅片生产的核心环节之一
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。坩埚主要用于承载内层的石英坩埚，导流筒是为了阻止外部热量传导至内部，使硅棒生长的速率提升；保温筒的作用在于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。热场的效能直接决定了单晶硅的要求质量，因此是硅片生产的重要环节之一。近年来全球光伏硅片产能增速加快，国内光伏硅片产能在2020年前后集中释放，2020年全球光伏硅片产量168GW，同时我国光伏组件及光伏发电系统的每瓦价格仍 持续降低，光伏组件每瓦价格的全年平均值约为1.57元，因此光伏发电价格越来越成为最具竞争力的电力产品，经济驱动逐步推动全球光伏市场的爆发。
2013-2020年全球光伏硅片产能变化
资料来源：公开资料整理
为了融化硅料，其周围温度需达到1600℃以上，因此光伏热场要有较好的耐热性能。同时，由于温度较高，各材料的寿命均有限，使热场产品需要定期更换。而热场主要部件长期使用后易变脆开裂，影响单晶品质，如不及时更换，老化损坏后易造成生产事故，一般热场内部的组件寿命在半年到两年不等，因此需求刚性较大。而目前在光伏硅片的生产过程当中热场的成本一般占到9%左右，在非硅材料当中的比重达到16%。下游企业对于热场的稳定性需求和对产品较长的实验周期决定了热场行业市场份额倾向于向龙头企业集中。
光伏硅片生产成本构成情况
资料来源：公开资料整理
二、热场行业市场规模
在碳基复合材料热场系统中，坩埚、加热器、导流筒、保温筒为四大核心部件，同时在单晶拉棒或多晶铸锭生产过程中属于消耗品。其需求可以进一步划分为新增需求、改造需求和替代需求，而现阶段依然处于新增需求的主导阶段。特别是在2015年以后国内企业开始将目光向热场产品的国产替代化转移，其中单晶拉制系统中，坩埚、导流筒、保温筒、板材、电极等部件国产替代程度有望提升，国内企业市场空间有所扩大。2020年国内热场市场规模达到38亿元，而到2025年国内热场市场规模将进一步达到93亿元。
2020-2025年我国热场市场规模预测
资料来源：公开资料整理
根据所用原材料及制备方法不同，热场可分为等静压石墨与碳碳热场两种，原材料分别是石墨、碳纤维。从性能上看，碳基复材热场性能好、硅片大尺寸化使碳碳热场相对石墨热场的经济性提升。在工艺上，等静压石墨的生产流程是从石墨的破碎、磨粉开始，然后利用等静压装置做成石墨圆柱，经过石墨化后进行机加工，从整块石墨中挖出坩埚及各种管道设备，挖去的部分都是损耗，；而碳基复合材料则是先将碳纤维丝编织成三维的碳纤维预制体，然后通过化学气相沉积技术将碳原子沉积到预制体上，最后进行机加工。 生产工艺决定了在制备大尺寸热场时，石墨材料损耗会按直径平方增加，而碳基复材成本仅线性增加，成本增幅远小于石墨，相对而言经济性提升。
晶硅制造热场系统碳基复合材料相对等压石墨的替代优势
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2021-2026年中国碳基复合材料市场竞争策略及行业投资潜力预测报告》；
三、市场竞争格局
现阶段由于较高的技术壁垒，热场行业的市场集中度较高，国内主要的生产企业包括金博股份、西安超码、方大炭素；海外市场企业主要包括西格里、东洋碳素等。目前金博股份市场国内市场龙头，其竞争优势在于碳纤维预制体自制+定向气流快速化学气相沉积技术+沉积与高温炉自制三大技术，因此业务毛利率远高于西安超码等国内同行，市场占有率在28%左右。西安超码是中天火箭子公司，产品主要面向航天场景，产品强度、密度要求较高，因此用同种 技术制备光伏产品时，产品密度高于同业，但生产成本更高，市场占有率约为17%。
2021年国内热场行业市场竞争格局
资料来源：公开资料整理
四、N型硅片推广带动热场替换需求
在光伏行业发展前期，单晶拉制炉等热场系统部件材料主要采用国外进口等静压石墨。随着单晶硅拉制炉的容量快速扩大，等静压石墨在安全性方面不能适应大热场的使用要求，在经济性方面也落后于碳基复合材料，先进碳基复合材料正逐步对石墨材料部件进行升级换代。另外就是HJT电池的推广将使得硅片设计由P 型硅片转向纯度更高的N型硅片。根据测算N型硅片的市场占比将从2018年的5.5%提高到2025年的21.2%。N型硅片的制备需要碳化硅涂层热场材料，而石墨材料由于热膨胀系数不一样导致其涂层容易脱落，如果N型硅片大量使用，大规模存量热场市场将迎来碳/碳复合材料更换需求。
2018-2025年全国不同类型硅片市场占比趋势变化
资料来源：公开资料整理
华经产业研究院对中国光伏热场行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国碳基复合材料行业发展潜力分析及投资战略咨询报告》。
