光伏热场是拉晶环节关键耗材，占硅片非硅成本比重9%。硅片生产过程中，原 材料多晶硅需在单晶拉制炉或多晶铸锭炉内经过融化、引晶、放肩/转肩、生长、收 尾等步骤被拉制成特定尺寸的硅棒或硅锭，再经过切割成为硅片。由于硅晶体生长 需严格控制温度梯度，因此需在主炉室内部安装热场系统，起到保温及隔热等功能， 光伏热场品质及设计将直接影响硅晶体质量，但占硅片成本比重并不高，根据 Solarzoom，石墨热场占单晶硅片成本比重仅1.32%，占非硅成本的8.78%。
耗材属性决定光伏热场替换需求稳定增长，光伏热场部件主要包括坩埚、导流 筒、保温筒、加热器及保温盖和螺母等小部件，其中坩埚主要起高温承载石英坩埚 及传热等作用，导流筒用于阻止外部热量传导至内部，提升硅棒生长速率；保温筒 用于构建热场空间，阻止内部热量向外传导；加热器则是提供硅料熔化的热源。由 于熔化硅料时的反应温度较高，热场部件寿命有限，需定时更换。根据草根调研， 加热器及坩埚使用寿命约6-8个月，导流筒约2年，保温筒约1年半，需要定期更换。 根据我们测算，2025年碳碳热场替换产值为50亿元，2020-2025年复合增速为10%。
硅片扩产潮刺激光伏热场短期新增需求高增。光伏旺盛装机需求催生硅片扩产 潮，根据我们统计，硅片龙头为巩固地位持续扩产并加码大尺寸产能，隆基规划曲 靖二期20GW产能，中环规划银川50GW单晶G12产能；一体化企业为完善产业链布 局积极扩产，晶澳计划新增40GW拉晶及切片产能，晶科与通威携手补齐硅片短板， 计划合资建设15GW拉棒及切片项目；新进入者如京运通、上机数控、高测、双良 节能、高景等扩产规模超180GW。根据SOLARZOO统计，2021-2022年全球硅片新 增产能分别为176/186GW，硅片大规模扩产刺激下游热场需求旺盛，预计2021-2022 年光伏热场新增需求带来的产值规模为16/17亿元。
热场主流材料为碳基复材和等静压石墨，碳基复材供货周期较短，有效满足光 伏旺盛需求。由于硅晶体熔点高达1,420℃以上，为保证成品质量，热场系统需具备 优异的耐热性、耐腐蚀性、较长使用寿命及极高材料纯度，因此除石英坩埚和保温 毡外，其他热场系统部件几乎全部采用等静压石墨或碳基复合材料制成。等静压石 墨是采用等静压成型方式生产的石墨材料，原材料为骨料（沥青焦或石油焦）和粘 结剂（煤沥青），通过磨粉、熔融、混捏、等静成型、多次焙烧和浸渍循环制成， 通过机加工及氯气/氟利昂纯化后便可制成热场部件，生产周期6个月左右。碳基复 材是指以碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，碳碳热场则是将碳纤维维经过织 布、成网、准三维成型、复合针刺等技术，形成碳纤维预制体（毛坯）后，经过致 密化处理、高温纯化及石墨化而成，生产周期仅1-2个月。
碳基复材性能优异，大幅度延长热场使用寿命，减少更换次数，提高设备利用 率。碳基复材多项性能优于等静压石墨材料：1）高强度：碳基复材耐压强度高于石 墨，高温下仍可保持原有形状，延长产品使用寿命，从而减少更换次数并提高设备 利用率。而石墨材料脆性大，热场部件在交变热应力和电磁力作用下容易产生裂纹， 造成杂质污染；2）低密度：碳/碳复合材料密度低于等静压石墨，制造及使用更方 便；3）高导热性：碳/碳复合材料导热系数更低，是在1650℃以上应用的少数备选 材料，保温性能优异，由其制成的导流筒能提高晶体生长速度，保温筒保温效果更 好，有效降低能耗。由碳基复材制成的热场部件具有更高耐压强度、抗弯强度和更 低的导热系数，碳碳热场产品经测试可使用90炉次以上，而石墨热场则只有10-30 炉次，使用碳/碳热场能够减少部件更换次数，从而提高设备利用率，减少维修成本。
大尺寸化及N型技术趋势进一步凸显碳基复材生产及性能优势。大尺寸方面： 硅片尺寸增加可以减少拉晶能耗，提升电池及组件单个生产线产出量，同时提升组 件功率，有效降低光伏度电成本，大尺寸产品占比逐渐提高，根据PVinfoLink，截 止2021年上半年，182/210大尺寸产组件出货量约20-23GW，渗透率已提升至30% 左右，预计全年有望进一步提升至50%左右。光伏热场产品尺寸一般为硅片尺寸的 三倍，硅片166/182/210mm尺寸对应热场尺寸分别为28/32/36寸，由于碳基复材可 以根据产品结构任意编制成预制体后进行致密化处理制造，生产过程中无余料浪费， 大型化仅会使得原材料成本线性增加，同时能够通过减薄厚度来利用现有单晶炉设 备生产大尺寸晶硅产品，节约设备投资成本。与之相反，采用等静压石墨生产热场 不但会面临成型及加工难度提高的壁垒，原材料损耗成本也将随着直径增加指数级增长；此外，大尺寸使得拉棒单炉投料量增加，从而对坩埚热场的承重、耐压及抗 层间剪切强度提出更高要求，碳基复材成为优选材料。N型技术方面：PERC电池量 产效率已接近理论极限，N型高效电池渗透率不断提高，有望成为下一代主流技术， 根据CPIA，2020年N型电池市占率8.1%，预计2021/2023/2025年电池市占率将分 别提升至12.5%/20.7%/27.7%。由于N型硅片的掺杂要难度更大，对热场系统的灰 分要求更高（灰分要求：P型＜200ppm；N型＜100ppm），热场部件需进行碳化硅 涂层，目前碳碳热场表面高纯涂层制备技术已经取得突破，而石墨材料的热膨胀系 数不均，涂层易脱落，因此，随着N 型硅片推广，碳碳热场渗透率有望进一步提升。
图：N 型电池占比逐步提升
等静压石墨受进口垄断，国产碳基复材弯道超车保障供应链稳定性。2005年以 前，光伏热场材料仍以等静压石墨为主，高品质的等静压石墨依赖进口，生产工艺 封锁，主要由德国西格里、日本东洋炭素等生产，但海外公司制备及供货周期长， 价格较高，严重制约光伏行业降本扩产进程。2005-2010年期间，金博股份及西安 超玛等国内优秀公司开始积极探索碳/碳复合材料在光伏热场的应用，率先推出了坩 埚、导流筒等产品，逐步对等静压石墨产品进行进口替代。2011年，日本福岛地震 导致进口等静压石墨供应紧张，碳/碳复合材料得到替代机会窗口，产品数量及种类 快速发展。2012-2015年期间，海外“双反”倒逼光伏行业加快降本增效进程，推 动碳基复材加速对等静压石墨替代，2016年国内光伏行业逐渐形成全球竞争力，大 尺寸及N型技术凸显碳基复合材料性能及成本优势，渗透率稳定攀升。
综合性能、成本及供应链安全优势，国产碳基复材已渗透过半，加热器成重点 渗透领域。由碳基复材制成的碳碳热场在技术、性能、成本、供货周期等均领先于 进口等静压等特种石墨热场，渗透率逐年提升，根据金博股份招股说明书，2010年 碳基复材在光伏热场中渗透率不足10%，2019年在坩埚产品中渗透率已超过85%， 在导流筒及保温筒中约50%。但在加热器中渗透率还不足5%，仍有提升空间。主要 是由于加热器对材料电阻率的均匀性及一致性要求高，同时原有电气系统主要是基 于石墨材料进行设计及匹配，更换碳基复材需要优化设计、重新调参。
制造费用及原材料占碳碳热场成本比重80%左右，制备工序及预制体自制产生 成本差异。根据2020年金博股份及中天火箭年报，制造费用占碳碳热场成本比重为 34%-50%，制造费用占成本比重为37%-45%，但两家公司单位成本差距接近30万 元/吨，主要系制备工艺及预制体采购方式不同所致。制备工艺方面，金博股份采用 制备工艺更为简化的化学气相沉积法，西安超玛（中天火箭子公司）则综合化学气 相沉积法与液相浸渍法。预制体采购方面，金博股份已实现预制体自制，而西安超 玛的预制体则为外部采购。
碳纤维预制体致密化处理主要有两种制备工艺：
（1）传统化学气相沉积+液相浸渍法是先利用丙烯热解产生的碳沉积在预制体 孔隙内，再将预制体浸入液态浸渍剂中，通过真空、加压等措施使其渗入预制体孔 隙，然后经固化、碳化以及石墨化和机加工等处理后得到碳碳热场产品。
（2）金博股份采用的快速化学气相沉积法利用甲烷在高温下热解产生的碳沉积 在碳纤维预制体孔隙内进行致密化，然后通过石墨化及机加工得到热场产品。
快速化学气相沉积通过优化制备工序，大幅缩短致密周期，降低设备折旧及辅 助材料成本。相比传统化学气相沉积+液相浸渍法，快速化学气相沉积法通过优化浸 渍、固化、碳化三个步骤，减少使用浸溃炉、固化炉、碳化炉等生产设备，致密周 期从600小时以上减少至300小时内，有效降低生产能耗，提高设备利用率，单位设 备原值产量提高两倍多。根据金博股份招股说明书，2018年采用快速化学气相沉积 法的单位设备原值对应成品产量为43.83kg/万元，相较化学气相沉积+液相浸渍法高 出31kg/万元，若按差异设备原值3000万元，10年折旧年限，5%残值率，则单位产 量节省设备折旧成本约19元/kg。此外，而化学气相沉积结合液相浸渍工艺以丙烯为 碳源，丙烯需以气瓶的形式长途运输至生产现场，运输成本高，额外消耗氮气作为 稀释气体，液相浸渍过程所用树脂具体为糠酮树脂，糠酮树脂属于剧毒物品、易爆、 危险品，运输要求较高，后期需要氯气或氟利昂纯化才能满足使用要求。而快速化 学气相沉积工艺以天然气为碳源，无需稀释气体，也不需要对树脂进行液相浸渍。 根据金博股份招股说明书，2018年快速化学气相沉积法的辅助材料成本为16.9元/kg， 较化学气相沉积+液相浸渍法节省84.6元/kg。
图：不同工艺路线致密周期（单位：小时）
纵向一体化攻克预制体自制技术降低原材料成本。碳纤维预制体是以碳纤维为 原材料，经成网、织布、布网复合成型等技术所形成的坯体，其致密层密度、强度 直接影响光伏热场产品的力学及保温性能。同时，制备大尺寸、形状复杂的碳纤维 预制体需要攻克气体定向层流、气量均匀分配等难题，较高设计技术壁垒带来附加 值溢价。因此，自制预制体相比外采不仅能保证产品性能、防止设计技术外溢，并 能有效节省原材料成本。根据金博股份招股书，2020年公司自制预制体的直接材料 成本为191元/kg，而可比公司外采预制体均价为362元/kg，相当节省171元/kg，对 应毛利率达47%。
碳纤维国产替代加速，有望进一步降低原材料成本。我国碳纤维需求持续高增 长，国产化率不断提高，根据赛奥碳纤维技术统计，2020 年国内碳纤维需求为4.88 万吨，同比+29%，其中国产碳纤维供应1.84万吨，同比+57%，国产化率从2015年 的18%已大幅提升至2020年的38%。由于新冠疫情导致全球碳纤维产能下降，加之 日美主要生产国锁紧对华供给，碳纤维进口增速放缓，同时国内风电叶片、碳基复 材等领域需求高速增长，需求缺口进一步拉大，国产碳纤维面临加速进口替代的机 遇窗口，随着技术及产业化进程持续突破，预计2025年国产碳纤维供应量有望超过 进口，国产化有望带动碳纤维价格下降，从而推动碳碳热场原材料成本进一步降低。
预计2025年行业产值超40亿元，2020-2025年复合增速为14.95%。2021年行 业主流公司纷纷宣布扩产，亦有新进入者高调宣布产能建设计划，产能达产后恐将 出现供大于求局面。龙头公司多年积淀打磨工艺，已掌握低成本生产技术经验，或 通过降价击穿对手成本线以逼迫高成本产能出清，保证自身份额提升。因此我们锚 定龙头成本及适当利润水平判断长期价格，预计2025年碳碳热场产值40.7亿元， 2021-2025年CAGR为14.95%。
长期产值：逆变器>跟踪支架>光伏玻璃>光伏胶膜>银浆>光伏背板>金刚线＞碳 碳热场。根据前文测算及《光伏辅材及BOS行业深度报告系列一：赛道景气迎腾飞， 龙头红利正当时》中对逆变器、光伏玻璃、光伏胶膜及背板的分析，我们预计2025 年光伏辅材及BOS行业中各细分领域产值及五年复合增速分别为逆变器（1290亿元， 25.2%）、光伏支架（1035亿元，14.3%）、光伏玻璃（582亿元，14.5%）、光伏 胶膜（336亿元，14.2%）、银浆（332亿元，18.6%）、金刚线（49亿元，13.1%）、 碳碳热场（41亿元，15.0%）。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
