碳碳熱場行業(yè)研究

碳碳熱場行業(yè)研究1

為什么說碳碳熱場行業(yè)是優(yōu)質(zhì)賽道碳碳熱場：光伏硅片耗材，輔助拉制硅棒熱場是用在硅片拉晶過程中的耗材，主要包括位于單晶爐內(nèi)的坩堝、導流筒、保溫筒、加熱器等部件。其中坩堝的作用是承載內(nèi)

層的石英坩堝；導流筒的作用是阻止外部熱量傳導至內(nèi)部，使硅棒生長的速率提升；保溫筒的作用是阻止內(nèi)部熱量向外傳導，構(gòu)

建熱場空間；加熱器的作用是提供硅料熔化的熱源。為熔化硅料，需要周圍溫度達到1600℃以上，因此要求熱場材料要有較好的耐熱性能。同時，由于溫度較高，各材料的壽命均有

限，使熱場產(chǎn)品需要定期更換。

根據(jù)所用原材料及制備方法不同，熱場可分為等靜壓石墨與碳碳熱場兩種，原材料分別是石墨、碳纖維。行業(yè)短期高增長：碳基復材替代石墨，滲透率從2010年的10%-提升至2020年的50%+2016年以前，等靜壓石墨產(chǎn)品是熱場系統(tǒng)的主流配置，隨著金博、超碼等企業(yè)突破碳基復材的低成本生產(chǎn)技術，碳基復材已開始

替代等靜壓石墨產(chǎn)品，其在光伏熱場中滲透率從2010年的不足10%提升至2020年的50%以上，并且未來幾年將加速完成替代（包括

新增硅片產(chǎn)能里碳碳滲透率提高、存量硅片產(chǎn)能中把石墨熱場改造成碳碳熱場），主要原因是：碳基復材熱場性能好、硅片大尺

寸化使碳碳熱場相對石墨熱場的經(jīng)濟性提升。行業(yè)中期持續(xù)性：光伏裝機↑——硅片生產(chǎn)↑——熱場需求↑，預計5年CAGR=24%作為耗材，隨著光伏新增裝機增長，下游企業(yè)對熱場產(chǎn)品的需求也將持續(xù)增長。從2013年以來的數(shù)據(jù)看，隨容配比提升，全球

光伏裝機從41GW提升至2020年的130GW，而硅片產(chǎn)量則從39GW提升至168GW。

假設后續(xù)容配比保持不變，2025年裝機增至380GW，則對硅片的需求也將增長至428GW，5年CAGR=24%。行業(yè)空間測算：預計2020、2025年市場規(guī)模分別16、71億元，5年CAGR=35%，超行業(yè)增速假設：

（1）單GW所需單晶爐從2019年的約90臺，逐年下降5%，至2025

年約66臺。

（2）每年耗量：加熱器、坩堝2件/年；保溫筒2件/年（每套系統(tǒng)

需要上、中、下三個保溫筒）；導流筒0.67件/年。

（3）滲透率：根據(jù)金博股份給出的2019與2020年各產(chǎn)品的測算

滲透率，結(jié)合對未來各產(chǎn)品需求的判斷，預計碳基復合材料坩堝

在新增產(chǎn)能中的滲透率將于2021年達到100%，導流筒在新增產(chǎn)能

中的滲透率將逐年提升至2025年的91%，

保溫筒在新增產(chǎn)能中的

滲透率提升至2025年的86%，加熱器尚需技術突破，預計2025年

碳基復合材料加熱器在新增產(chǎn)能中的滲透率在10%。

根據(jù)上述測算假設與邏輯，2020年熱場行業(yè)市場規(guī)模僅16億元左

右，預計2021、2022、2025年分別將達26、39、71億元，

2020-2025年CAGR可達35%，超出光伏行業(yè)24%的增速。2

競爭優(yōu)勢來自成本，降本主要通過縮短致密周期原因1：碳碳熱場在硅片非硅成本中占近20%，且產(chǎn)品差異不大，成本是主要競爭要素由于碳碳熱場在硅片非硅成本中占比較高，達18%，且各企業(yè)產(chǎn)品差異不大，因此這一行業(yè)的主要競爭要素為成本。

據(jù)2020年數(shù)據(jù)測算，M6硅片價格在2.6元/片，毛利率30%左右，按6.1W/片折算，對應硅片生產(chǎn)成本在0.26元/W。而每臺單晶爐

每年對應的碳碳熱場需求為30萬元，假設每GW硅片需要80臺單晶爐，則單W硅片的熱場成本在0.024元，在硅片生產(chǎn)成本中占

9%，在非硅成本中占比18%，相對較高。

而不同企業(yè)所生產(chǎn)的碳碳熱場差異不大，如金博與中天火箭的產(chǎn)品抗折強度均在150MPa以上，灰分均在200ppm以下。原因2：成本中制造費用占比54%，技術是主要降低手段從碳碳熱場的成本構(gòu)成來看，制造費用占比高達54%，主要包

括反應輔材、電力、折舊等。2019年龍頭公司金博制造費用僅

179元/kg，遠低于同業(yè)的337元/kg，差異明顯。

在制造費用中，折舊是最大的部分，占比約60%，龍頭公司與其

他公司的主要差異來自折舊，降低折舊的方式是提高單位時間

設備產(chǎn)出、自主研發(fā)與生產(chǎn)設備，而這些主要依托各公司的技

術研發(fā)實力。

電力在制造費用中占比16%（不同工藝有所差別），主要降低方

式是在低電價地區(qū)建廠。技術1：定制預制體、調(diào)節(jié)溫度與氣流、降雜與添加催化劑，可將致密周期縮短50%+提高單位時間產(chǎn)出方面，主要可通過以下三種方式：

首先，通過調(diào)整預制體各位置的密度與孔隙大小，可使不同的熱

場部件具有不同的強度、導熱系數(shù)，縮短沉積周期；

其次，通過調(diào)節(jié)溫度與氣流，使天然氣的擴散運動匹配其熱解反

應的速度，從而在特定位置按照從內(nèi)層孔隙到外層孔隙的順序?qū)?/p>

現(xiàn)沉積，減少閉孔現(xiàn)象；

最后，通過降低雜質(zhì)氣體密度（抽真空、單一碳源等）、添加催

化劑加速天然氣熱解反應。

經(jīng)上述改進，金博的致密周期僅300h以內(nèi)，低于同業(yè)的一半。技術2：自研沉積設備&自制高溫爐，疊加快速沉積技術，可提升毛利率16pct自主研發(fā)、生產(chǎn)設備方面，由于碳基復材的生產(chǎn)技術含量較高，沒有現(xiàn)成的設備可用，也很難從國外引進，大部分是企業(yè)根據(jù)

自身的生產(chǎn)需求設計，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)使用的設備是高耗能、低產(chǎn)出的設備，而技術、研發(fā)實力強的金博自研了沉積設備，并自

制了真空度良好的高溫爐，不僅降低了設備初始投資，還提高了沉積、高溫處理效率。

正是得益于自研沉積設備并自制高溫爐，以及前述快速沉積技術，使金博的折舊與其他成本僅64元/kg，相較同業(yè)的215元/kg優(yōu)勢明顯，可提升毛利率16pct。3

成本決定競爭格局現(xiàn)狀：金博市占率30%、毛利率60%；超碼市占率約17%、毛利率30%；隆基主要自用目前制作碳基復材熱場的國內(nèi)上市公司有金博股份、中天火箭以及隆基股份：金博是行業(yè)龍頭，客戶至少涵蓋了行業(yè)前六家硅片廠，2018年坩堝市占率達33%，2020年熱場銷量達448噸。得益于碳纖維預制

體自制+定向氣流快速化學氣相沉積技術+沉積與高溫爐自制三大優(yōu)勢，金博的毛利率保持在60%+的高位，遙遙領先于同業(yè)的30%

左右。中天火箭子公司西安超碼，客戶至少涵蓋了行業(yè)前四家硅片廠，原來主要面向航天場景，產(chǎn)品強度、密度要求較高，因此用同種

技術制備光伏產(chǎn)品時，產(chǎn)品密度高于同業(yè)，但生產(chǎn)成本更高，2020年公司熱場銷量265噸，測算市占率約17%。隆基2019年突破了碳纖維預制體自制技術，但目前制備成本仍較高，主要為保障內(nèi)部供應穩(wěn)定，規(guī)劃年產(chǎn)能為20GW（約占其總

產(chǎn)能的20%）。類比：金剛線行業(yè)產(chǎn)能過剩致盈利下降，但行業(yè)龍頭保持高盈利并提高了市占率復盤同為硅片耗材的金剛線盈利、格局變化趨勢，可對后續(xù)熱場

行業(yè)格局變化提供參考。

2017-2018年上半年，金剛線滲透率快速提升，對金剛線的需求

也大幅增加，多個企業(yè)大幅擴張產(chǎn)能，如美暢、高測產(chǎn)能分別從

2016年的130、11km大幅擴張至2018年的2136、280km，行業(yè)毛

利率均處在40%+的高位，美暢則在70%。

但是“531”后國內(nèi)需求受到較大影響，供需關系反轉(zhuǎn)，金剛線價

格從2017年的170元/km暴跌60%+至2019年的60元/km，部分企業(yè)

毛利率下探至個位數(shù)，并開始退出這一行業(yè)，而具有成本優(yōu)勢的

美暢、高測等企業(yè)的市占率則快速從21%提升至49%。未來：隨行業(yè)產(chǎn)能過剩，熱場價格將下行，但頭部企業(yè)仍可保持高盈利且市占率提升與金剛線2017年格局類似，當前碳碳熱場處于供不應求狀態(tài)，行業(yè)盈利均較高，但2021年1-7月僅金博、超碼兩家產(chǎn)能增幅就

達到88%，分別從50、35臺沉積爐增長至60、100臺沉積