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石墨制品在光伏行业的应用、选型与市场趋势解析
2026-02-06 10:12
石墨制品在光伏行业的应用、选型与市场趋势解析
石墨制品凭借耐高温、低热膨胀、高导热、高纯稳定的核心特性,是光伏企业硅片与电池制造的核心耗材,贯穿硅料生产、单 / 多晶制备、硅片加工、电池制造全流程,在拉晶、铸锭、扩散、烧结等高温关键工艺中不可或缺,也是光伏产线降本增效、提升电池转换效率的关键材料。即使是光伏供应链与工艺升级(如马斯克考察光伏企业相关布局),石墨热场、石墨舟等核心部件也始终是重点适配环节。

一、光伏全流程核心应用场景

石墨制品在光伏产业链各环节均承担关键功能,不同工艺的应用价值各有侧重:
  1. 上游硅料生产:采用石墨坩埚、三氯氢硅合成石墨装置与加热器,依托耐高温、耐腐蚀特性,为冶金级硅精炼打造高纯生产环境,避免物料污染。
  2. 单晶硅拉晶:单晶炉石墨热场(加热器、导流筒、坩埚、保温罩)可提供 1420℃以上稳定温场与精准温度梯度,支撑硅棒均匀生长;
高纯等静压石墨低金属污染,是头部光伏企业主流选型方案。

3.多晶硅铸锭:石墨热场精准控制硅料定向凝固过程,有效降低晶界缺陷,显著提升多晶硅锭整体品质。

4.硅片切割:高纯石墨夹具完成硅锭固定,杜绝金属污染问题,大幅提升硅片切割良率。

5.电池制造:石墨舟用于硅片 800-900℃高温扩散,保障掺杂均匀性;烧结环节石墨载具可实现温差<±2℃的温度一致性,降低碎片率与生产能耗。

二、石墨制品适配光伏工艺的关键优势

  1. 耐高温性能优异,石墨熔点达 3850℃,可满足光伏全流程高温工艺需求;
  2. 低热膨胀系数(约 1.5×10⁻⁶/℃),高温下尺寸稳定性强,不易形变;
  3. 高导热性(300-350W/(m・K)),温场均匀,助力产线提效节能;
  4. 化学稳定性强、高纯低杂质,直接保障硅料纯度与电池最终转换效率。

三、行业市场与技术发展趋势

  1. 市场需求:等静压石墨在光伏热场系统渗透率已超 80%,伴随全球光伏产能持续扩产,石墨制品需求呈稳步增长态势;
  2. 技术迭代:表面涂层改性、碳 - 碳(C/C)复合材料应用、智能热场集成化是主流方向,可进一步延长石墨部件使用寿命、提升产线能效。

四、光伏企业石墨材质精准选型方案(分环节 + 核心指标)

光伏选型需紧扣工艺环节 + 纯度 / 密度 / 强度三大核心指标,匹配生产流程选择对应石墨品类,优先适配高温、低杂质、耐损耗材质,具体分环节方案如下:
核心工艺环节
核心石墨部件
首选材质
关键技术指标
适配工艺亮点
单晶硅拉晶 / 多晶硅铸锭
石墨热场
等静压高纯石墨(主流)、高端线选 C/C 复合材料
纯度≥99.995%、密度≥1.85g/cm³、抗压强度≥80MPa、热膨胀系数≤1.6×10⁻⁶/℃、灰分≤5ppm
耐受 1400℃+ 高温,温场稳定、抗热震,减少热场更换停机
硅片扩散
石墨舟 / 石墨架
挤压 / 等静压高纯石墨、部分产线用浸渍石墨
纯度≥99.99%、密度≥1.75g/cm³、表面光洁度 Ra≤1.6μm、耐 HF 酸腐蚀
800-900℃下化学稳定,无杂质脱落,保障掺杂均匀、降碎片率
硅料精炼 / 冶金硅提纯
石墨坩埚、加热器、反应装置
模压高纯石墨(坩埚)、等静压石墨(加热器 / 内衬)
纯度≥99.99%、密度≥1.80g/cm³、抗折强度≥40MPa、耐高温腐蚀
耐受 1600℃+ 高温,机械强度高,防坩埚开裂漏料,适配连续生产
硅片切割 / 制绒
石墨夹具 / 载具
中高纯挤压石墨(经济型)、等静压石墨(高精度)
纯度≥99.9%、密度≥1.70g/cm³、硬度适中、尺寸精度 ±0.05mm
定位精准、无粉尘脱落,适配自动化切割流程
电池片烧结 / 丝网印刷
石墨舟 / 载板、刮刀
浸渍石墨(舟 / 载板)、高硬度等静压石墨(刮刀)
烧结载板密度≥1.80g/cm³、导热优;刮刀肖氏硬度≥80HS、耐磨无掉渣
烧结温场均匀,刮刀寿命长,降低印刷损耗

五、光伏石墨选型通用原则(避坑关键)

  1. 杂质优先原则:直接接触硅料 / 硅片的核心部件,纯度必须≥99.99%、灰分≤10ppm,杜绝金属杂质降低电池转换效率;
  2. 工艺匹配原则:高温连续生产(拉晶 / 铸锭)选等静压石墨,中温腐蚀环境(扩散)选专用耐腐石墨,非接触辅助夹具可选经济型挤压石墨;
  3. 成本平衡原则:PERC/TOPCon/HJT 高效电池产线,核心热场 / 石墨舟优先等静压高纯石墨;常规产线辅助部件可选用挤压石墨控制成本;
  4. 定制化原则:异形热场组件、定制石墨舟等复杂部件,优先选成型性好、尺寸精度高的等静压石墨。

六、不同光伏技术路线选型差异

  1. HJT/TOPCon 高效电池:对杂质管控要求极高,核心热场、石墨舟需选用超高纯等静压石墨,纯度≥99.999%、灰分≤3ppm;
  2. 常规 P 型电池:核心部件采用 99.995% 纯度等静压石墨,辅助部件可选 99.99% 纯度挤压石墨,性价比优势突出。
3.除上述主流技术路线外,PERC高效电池(常规PERC升级款)的石墨选型介于HJT/TOPCon与常规P型电池之间——核心热场、石墨舟选用99.995%纯度的等静压石墨,部分高端PERC产线可根据效率需求,将核心部件石墨纯度提升至99.999%,辅助部件仍以挤压石墨为主,实现性能与成本的平衡。此外,不同技术路线的石墨选型还需结合产线产能、自动化水平调整:例如,大尺寸硅片(182mm、210mm)产线,无论何种技术路线,石墨部件的尺寸精度要求均需提升(±0.03-±0.05mm),因此核心部件优先选用成型性更好的等静压石墨,避免挤压石墨尺寸偏差影响生产精度。
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