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碳纤维及复材在光伏中的应用——从常州十大优势产业看碳纤维的应用五

发布时间： 2022-02-06

     常州的碳纤维产业有着较好的基础，有目前国内两家主业为碳纤维的上市公司之一的中简科技就是常州的企业，其他相关的碳纤维产业链上的企业也较多。常州也是包括石墨烯、碳纤维等先进碳材料产业发展起步最早的城市之一，综合发展水平领跑全球，并形成了南有石墨烯、北有碳纤维的产业格局。2020年，江苏常州新型碳材料集群成功入围国家先进制造业集群，2020年常州市委常委、常务副市长梁一波表示，常州是长三角重要的先进制造业基地，工业体量已超1.3万亿元。他说，常州目前正在建设具有全球竞争力的新型碳材料产业集群，努力打造国际知名、全国领先的“东方碳谷”。

        受常州市科技局生产力发展中心委托，我们对常州及周边的碳纤维产业发展做了调研，梳理出来常州10个优势产品，并对碳纤维在这十个产业中的渗透性应用做了探讨。      这两年碳纤维应用增长最多的领域除了风电就是光伏了，这得益于光伏领域对大尺寸热场的要求。传统的石墨材料无法满足大尺寸坩埚的强度要求，碳碳复合材料成了主流。

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碳-碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。光伏产业中所使用的碳碳复合材料主要是用于制造坩埚，作为熔炼多晶硅或单晶硅的器皿，在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭炉热场、太阳能电池镀膜等工艺作为关键设备。以往此类坩埚主要利用高纯石墨制造，但高纯石墨为国外控制，而且随着拉硅单晶炉和多晶铸锭炉生产设备的大型化，石墨材料难以满足。碳碳复合材料具有可设计性和良好的热物理性能,和石墨热场材料相比,具有非常大的优势。碳纤维复合材料的高强高模、低密度，在轻量化方面作用明显，光伏行业也不例外，如作为硅片支架等。

其他方面，碳纤维在光伏行业也作为明显。

图片上图是光伏用的碳纤维刮胶片。

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光伏电池生产过程中，丝网印刷的效果将直接影响电池的转换效率，印刷核心是印刷后银浆的纵横比。因此对屏幕，银浆和刮刀的要求越来越高。目前，闸线的要求越来越精细，从最初的60um进入目前的30um，甚至更细;而碳纤维刮刀的轻量化作用，可以做到更精细。

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  上图是碳纤维辊，可以用于光伏膜的生产、分切中。传统的金属辊筒，自身重量大，机器启动速度慢，惯性大，不仅耗能多、原料损耗大，对生产效率也产生一定的影响。而碳纤维辊具备轻量化、不易磨损、压力均匀、易调节、高精度等优点。       随着碳纤维及复合材料技术的成熟，已经人们研究的深入，碳纤维及复合材料在光伏行业的应用将会越来越多！