中国多晶硅铸锭炉用碳素材料市场

中国多晶硅铸锭炉用碳素材料市场

上海东洋炭素有限公司顾问、国家级工程师程鸿申

1太阳能光伏产业链用碳素部件

太阳能光伏产业链不同工序用碳素部件:

(1)多晶硅原材料(改良西门子法)制备工艺中氢化炉或还原炉用碳素部件—石墨电极、炭/炭复合材料电极和石墨卡瓣等;

(2)直拉硅单晶炉热场用碳素部件—石墨坩埚、石墨加热器、石墨托盘、石墨导流筒、石墨保温盖、石墨顶环、石墨保温筒和石墨支撑环、石墨防漏盘、石墨星盘、保温部件等;

(3)多晶硅铸锭炉热场用碳素部件—石墨加热器、石墨坩埚、定向凝固块、保温组件、附件(电极、通气管、支撑板、底板、支撑杆、连接件)等;

(4)太阳能电池片用等离子体增强型化学气相沉积设备(PECVD)用碳素部件—炭/炭框或石墨舟等。

2多晶硅铸锭炉热场部件用碳素材料

2.1等静压石墨

等静压石墨在多晶硅铸锭炉中主要用于侧加热板、顶部加热板、顶部加热器连接板、顶部平板加热器连接板、侧加热器连接支撑板、侧加热器角部连接板, 坩埚侧板和坩埚底板,电极、通气管、支撑杆和部分连接件等。

国内外等静压石墨的生产情况:

国外等静压石墨的主要生产企业有东洋炭素有限公司（日）、新日本科技炭素有限公司（日）、东海炭素有限公司（日）、东洋碳（卡朋）公司（日）、揖斐川电气工业有限公司（日）、步高石墨公司（美）、尤卡炭素公司（美）、大湖炭素公司（美）、斯塔即斯塔浦尔炭素公司（美）、西格里集团（德）、逊克电碳公司（德）、美尔森公司（法）等。2011年国外企业等静压石墨总产量约为55吨。

国内等静压石墨的主要生产企业有方大集团成都炭素有限责任公司(包括老公司和新公司)、河南省特种热工炉材有限公司、平顶山市开元特种石墨有限公司、宝丰县五星石墨有限公司、雅安恒圣高纯石墨有限责任公司、抚顺大化国瑞碳素有限公司、汶川科信电碳有限责任公司、湖南长宇新型碳材有限公司、江西宁新炭素有限公司、成都中超碳素科技有限公司、天津锦美碳石墨有限公司，四川士达特种炭材有限公司、中钢集团新型材料(浙江)有限公司和兴和县木子炭素有限责任公司等。2011年中国企业等静压石墨总产量约为7380吨以上,今年中国仍要进口等静压石墨12000吨以上。

2．2中粗颗粒结构振动成型石墨

中粗颗粒结构振动成型石墨在多晶硅铸锭炉中主要用于定向凝固块等。

国内外中粗颗粒结构石墨的生产情况:

国外中粗颗粒结构石墨(挤压、模压石墨)的主要生产企业有东海炭素有限公司、上海杰姆斯公司和西格里集团公司等。

国内中粗颗粒结构石墨(GSK型,平均颗粒直径0.8毫米,振动成型)的主要生产企业有新成炭素集团北京龙泰欣诚科技发展有限公司和淄博大陆炭素有限责任公司等。近年来,产品性能不断提高,价格也在逐步上涨。

2.3软炭毡、软石墨毡、硬(成型)石墨毡

软炭毡、软石墨毡、硬(成型)石墨毡在多晶硅铸锭炉中主要用于隔热笼(侧部保温炭毡、顶保温板、底保温板等保温组件,一般采用硬(成型)炭毡(亦称固化炭毡)。

国内外软炭毡、软石墨毡、硬(成型)石墨毡的主要生产情况:

国外软炭毡、软石墨毡、硬(成型)石墨毡的主要生产企业有大阪煤气化学有限公司、吴羽化学有限公司、西格里集团公司、美尔森公司、美国GrafTech国际公司、摩根高科材料

公司等。产品质量好,价格高,但供应周期长,满足不了国内配套需求。

国内软炭毡、软石墨毡、硬(成型)石墨毡的主要生产企业有西安超码科技有限公司、湖南金博复合材料科技有限公司、甘肃郝氏炭纤维有限公司、山东伟基炭科技有限公司、益阳祥瑞科技有限公司、上海鑫于碳素制品有限公司、四川骏瑞碳纤维材料有限公司等。近年来,产品性能有所提高,产品品种有所增加,但与国外同类产品相比,还有一定的差距。另外,价格较高,也影响产品的推广应用。

2.4炭/炭复合材料

炭/炭复合材料在多晶硅铸锭炉中主要用于顶部炭毡下的衬板、连接用螺栓和螺母,坩埚盖板、坩埚定位销及坩埚侧板螺栓和螺母,顶部挡火梁和底部挡火梁,部分连接件等。

国内外炭/炭复合材料的生产情况:

国外炭/炭复合材料的主要生产企业有西格里集团公司、逊克电碳公司、美尔森公司、日本东洋炭素有限公司、日本炭素公司、美国GrafTech国际公司和摩根高科材料公司等。产品质量好,价格高,但供应周期长,满足不了国内配套需求。

国内炭/炭复合材料的主要生产企业有西安超码科技有限公司、湖南金博复合材料科技有限公司、甘肃郝氏炭纤维有限公司、山东伟基炭科技有限公司、四川骏瑞碳纤维材料有限公司、北京市敏迈特五金矿产商社、烟台鲁航炭材料科技有限公司等。近年来,产品性能有所提高,产品品种有所增加,但与国外同类产品相比,还有一定的差距。另外,价格较高,也影响产品的推广应用。

3中国境内多晶硅铸锭炉热场用碳素部件的加工企业

目前,中国境内有几十家多晶硅铸锭炉用碳素部件的加工企业。它们分布在上海、河北、辽宁、江苏、山东、浙江、湖南、广东和四川等省份或地区。年产值高的达上亿元,低的也有几百万元、几千万元。

国外在华加工企业都从国外进口本公司生产的各种碳素坯料根据订单进行加工,独立性较强,加工设备及加工工艺先进,具有较强的竞争力,但碳素坯料的生产及运输周期较长。

目前,国内的加工企业基本上都不生产碳素坯料,一般都从国外或国内的碳素坯料生产企业购买碳素坯料,然而根据订单进行加工,依赖性较强,加工设备比较简陋,但利润丰厚。

4多晶硅铸锭炉热场部件用碳素材料的价值比例

一般,太阳能电池多晶硅铸锭炉热场部件用碳素材料包括等静压石墨、中粗颗粒结构石墨、炭毡和炭/炭复合材料等,它们占总价值的比例如表1所示。

由表1可知,在450 k g多晶硅铸锭炉的热场部件中,等静压石墨热场部件占热场部件总价

值的比例只有23.8%,不足碳素材料总价值的1/4;中粗颗粒结构石墨部件占热场部件总价值的比例也只有4.1%,可以说微不足道;而炭毡保温料和炭/炭复合材料热场部件占热场部件总价值的比例分别为55.9%和16,2%,两者相加约为72.1%,也就是说,占碳素材料总价值的3/4。

5 中国多晶硅锭生产企业的基本情况

中国多晶硅锭生产企业的基木情况如下

1)据2011年统计,目前中国多晶硅锭生产企业约有60家。其中,50家有统计数据,占83%;10家无统计数据,占17%;

(2)据2011年统计,中国目前拥有多晶硅铸锭炉约为4505台,其中,实际统计数约为3505台,占78%;估计数约为1000台(100台X 10家),占22%。同时,在“十二五”期间,若按每年平均新增加1200台左右多晶硅铸锭炉计算,那么到2015年底,中国多晶硅铸锭炉的数量将达到9300台,约比2010年增加160%:

(3)据2011年统计,240kg、270kg多品硅铸锭炉约有126台(占3%),绝大多数是450kg多品硅铸锭炉(占97%),还有一些500kg、600kg,甚至800kg多晶硅铸锭炉,但数量不多。为了计算方便,我们假设多品硅铸锭炉全部为450kg多晶硅铸锭炉。实际情况是,随着时间的推移,多品铸锭炉的装炉量己不断增加,热场尺寸也不断增大

(4)在中国多晶硅锭生产企业拥有的多晶硅铸锭炉中,假设约90%的炉子处于运行状态中,约10%的炉子处于停炉维修状态中,若多晶硅铸锭炉处于正常运行状态中,那么大约3天出1炉,也就是说,每月大约出10炉,除去停炉维修时间,每年大约出100炉。

6中国多晶硅铸锭炉生产企业的基本情况

中国多晶硅铸锭炉生产企业的基本情况如下:

目前,中国多晶硅铸锭炉的生产企业约有13家,年产能约为2000台,年产量约为1200台;多晶硅铸锭炉的产品型号约有24个;多晶硅铸锭炉的投料量一般为270kg、450kg、460kg、470kg、500kg、550kg、650kg、660kg、700kg·800kg,甚至达到1800kg和2000kg,选择余地大大增加。

7“十二五”期间中国多晶硅铸锭炉用碳素材料的市场预测

“十二五”期间中国多晶硅铸锭炉用碳素材料的市场预测如下:

(1)“十二五”期间中国多晶硅铸锭炉用碳素材料总重量将从1411吨增加到达2384吨,年均增长率约为14%;同期,中国多晶硅铸锭炉用碳素材料总产值将从6.56亿元增加到11.07亿元,年均增长率约为14%。同时,中国多晶硅铸锭炉用等静压石墨的重量将从746吨增加到1260吨,同期,产值将从1.56亿元增加到2.63亿元;中国多晶硅铸锭炉用中粗颗粒结构石墨的重量将从311吨增加到526吨,同期,产值将从0.27亿元增加到0.46亿元;中国多晶硅铸锭炉用炭毡的重量将从281吨增加到474吨,同期,产值将从3.66亿元增加到6.18亿元;中国多晶硅铸锭炉用炭/炭复合材料的重量将从73吨增加到达124吨,同期,产值将从1.06亿元增加到达1.80亿元。

(2)就重量而言,多晶硅铸锭炉用等静压石墨重量占碳素材料总重量的53%,其次,中粗颗粒结构石墨重量占碳素材料总重量的22%,再次,炭毡重量占碳素材料总重量的20%,最后,炭/炭复合材料重量占碳素材料总重量的45%。也就是说,若按重量排队,在多晶硅铸锭炉用碳素材料中,等静压石墨>>中粗颗粒结构石墨>炭毡>>炭/炭复合材料。

(3)就产值而言,多晶硅铸锭炉用炭毡产值占碳素材料总产值的56%;其次,等静压石墨产值占碳素材料总产值的24%;再次,炭/炭复合材料产值占碳素材料总产值的16%;最后,中粗颗粒结构石墨产值占碳素材料总产值的4%。也就是说,若按产值排队,在多晶硅铸锭炉用碳素材料中,炭毡>>等静压石墨>炭/炭复合材料>>中粗颗粒结构石墨。

(4)从2011年到2015年,多晶硅铸锭炉维修用碳素材料重量占总重量的

比例由44%增加到60%,而配套用碳素材料重量占总重量的比例由56%减少到40%;同期,