陶瓷分為工業(yè)陶瓷和特種陶瓷。特種陶瓷,又稱“先進陶瓷”、“精密陶瓷”、“高性能陶瓷”,是指具有特殊力學、物理或化學性能的陶瓷。特種陶瓷以無機非金屬材料為基礎原料,以特定比例混配其他化合物,經(jīng)成型、燒結等工藝制備而成。按照用途的不同,特種陶瓷可分為結構陶瓷和功能陶瓷。結構陶瓷具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等特性,適用于嚴苛的環(huán)境或工程應用條件,應用領域包括泛半導體設備、耐磨機械、國防軍工、航空航天等。
常見的結構陶瓷材料有碳化硅、氧化鋁、氮化硅等,其中碳化硅材料因其具有極高的彈性模量、導熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù),不易產(chǎn)生彎曲應力變形和熱應變,并且具有極佳的可拋光性,可以通過機械加工至優(yōu)良的鏡面。其作為性能優(yōu)異的結構陶瓷和高溫材料,碳化硅陶瓷已在核電、風電、鋰電、半導體、光伏等領域得到越來越多的應用。2022年中國碳化硅結構陶瓷市場規(guī)模182億元,隨著應用領域進一步拓寬及下游增長需要,預計2025年碳化硅結構陶瓷市場規(guī)模達296億元。
一、受正、負極材料擴產(chǎn)帶動,中國鋰電材料用輥道窯爐系統(tǒng)市場規(guī)模持續(xù)穩(wěn)定增長
輥道窯爐是一種連續(xù)生產(chǎn)設備,主要用于鋰離子電池正極材料、負極材料和電解液的烘干、燒結和熱處理等工序。從需求端來看,中國鋰電正、負極材料用輥道窯系統(tǒng)發(fā)展驅(qū)動力主要包括下游需求旺盛、成本優(yōu)勢明顯、技術優(yōu)勢帶動。隨著新能源車滲透率上升,供給增加疊加需求增速放緩,推動周期周而復始。在經(jīng)歷了持續(xù)的產(chǎn)能大擴張后,相應窯爐22年增速進入放緩周期,預計26年開始新的建設周期,屆時增速再次攀升。
窯具是窯爐的關鍵配件,其工業(yè)窯爐中循環(huán)使用,用于支撐或保護被燒產(chǎn)品的耐火制品,受正極材料擴產(chǎn)帶動,窯具的應用規(guī)模擴大,碳化硅窯具以其優(yōu)異的高溫機械性能,耐火性能以及抗熱震性能應用于陶瓷窯中,可提高窯爐生產(chǎn)能力,大幅度降低能耗,成為各類窯爐材料窯具材料中的理想選擇。
二、碳化硅結構陶瓷應用領域擴大,成為光伏電池片生產(chǎn)過程關鍵載具材料方面的良好選擇
在碳化硅結構陶瓷當中,碳化硅舟托光伏產(chǎn)業(yè)高景氣度發(fā)展,成為光伏電池片生產(chǎn)工藝過程中關鍵載具材料方面的良好選擇,其市場需求日益受到業(yè)界關注。
目前普遍使用的石英舟托、舟盒、管件等受制于國內(nèi)、國際高純石英砂礦源限制,產(chǎn)能較小,且在光伏行業(yè)上游單晶爐用坩堝、中游硅片電池片載具耗材需求不斷增加的背景下,高純度石英砂存在供需緊張,價格長期高位運行的特點,石英載具作為光伏電池片生產(chǎn)過程中承載硅片的器件性能穩(wěn)定,但是與物美價廉的耗材選型標準背道而馳。
同時,在電池片生產(chǎn)過程中隨著工藝時間及次數(shù)的增加,石英舟和石英管容易發(fā)生隱裂甚至斷裂,國內(nèi)當前主流量產(chǎn)線石英舟和石英管壽命約3-6月,需定期停機清洗、維護、更換石英載具。相較于石英材料,碳化硅材料制舟托、舟盒、管件制品等熱穩(wěn)定性能好,高溫使用不變形,無有害析出污染物,作為石英制品的優(yōu)良替代材料,使用壽命可達1年以上,可顯著降低使用成本及維護維修停線造成的產(chǎn)能損失,成本優(yōu)勢明顯,其作為載具在光伏領域的應用前景廣闊。
1、光伏電池片產(chǎn)業(yè)化進程加速,帶動光伏產(chǎn)業(yè)碳化硅結構陶瓷等生產(chǎn)耗材市場需求上升
光伏電池在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中,屬于中下游環(huán)節(jié),是決定組件效率和成本的核心器件,對于光伏發(fā)電成本的下降具有關鍵性的作用,2022年光伏產(chǎn)業(yè)用結構陶瓷市場規(guī)模為50億元,預計2027年規(guī)模將達到152.59億元。
在制造過程中不同組件對材料要求及用量各不相同,從結構陶瓷用料成本端考慮,舟托及舟盒占40%、懸臂槳占18%??蓽y算2022年光伏產(chǎn)業(yè)舟托及舟盒產(chǎn)值為20億元,隨著技術迭代升級2027年產(chǎn)值達到61.04億元,其中碳化硅舟托及舟盒市場規(guī)模為48.83億元,占比80%,考慮目前光伏產(chǎn)業(yè)用石英舟托及舟盒使用壽命壽命及價格等替代因素,預計未來碳化硅結構陶瓷材料占比將進一步提高。
2、光伏產(chǎn)業(yè)高景氣發(fā)展,推動電池片新技術設備需求上升,碳化硅結構陶瓷材料存在持續(xù)增長的市場規(guī)模
當前,世界主要經(jīng)濟體的光伏滲透率不斷提升,在各國政策引導與市場需求的驅(qū)動下,隨著光伏產(chǎn)業(yè)度電成本顯著下降,目前光伏發(fā)電已成為全球最經(jīng)濟的電力能源,根據(jù)IEA預測,2020-2030年間光伏裝機量將以21%的CAGR增長至接近5TW,光伏占全球電力裝機比重將從9.5%提升至33.2%,2022年,全球光伏制造產(chǎn)能增加超過70%,達到近450GW。
數(shù)據(jù)來源:IEA
中國占整個供應鏈新增產(chǎn)能的95%以上。2023年和2024年,全球光伏制造產(chǎn)能預計將翻倍,中國再次占到增幅的90%以上;根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),2012-2022年我國光伏電池片產(chǎn)量呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢,年均復合增長率為31.23%,截至2023年6月底,光伏累計裝機約4.7億千瓦,已經(jīng)是我國裝機規(guī)模的第二大電源,僅次于煤電。終端旺盛裝機需求持續(xù)帶動電池片需求高增,推動光伏產(chǎn)業(yè)碳化硅舟托及舟盒替換需求上漲,預計到2025年半導體及光伏行業(yè)用碳化硅結構陶瓷占比達62%,其中光伏行業(yè)用碳化硅結構陶瓷占比將從2022年6%上升至26%,成為最快增長領域。
碳化硅結構陶瓷所展現(xiàn)的高穩(wěn)定性與機械性能使其應用范圍日漸擴大,隨著國內(nèi)外業(yè)界對于高精密度、高耐磨耗、高可靠度機械零組件或電子元件的要求日趨嚴格,碳化硅結構陶瓷產(chǎn)品市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>