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1.3

 

石墨在半导体、光伏产业领域的应用

1.3.1

 

应用市场发展扩大的过程

半导体的发展与石墨材料在半导体工业中的应用是分不开的。在半导体工业中，直拉单晶炉

的加热系统大量采用高纯石墨材料。还在半导体硅片加工（包括区熔、外延、外形加工等）中作为
辅助工具、部件；在半导体硅片用多晶硅材料的生产中为辅助工具、部件。电子工程用石墨制品，
首先是实现在半导体工业中得到应用。进入 21 世纪，光伏产业得到了迅速的发展，太阳能电池
用多晶硅锭材料在产量与市场上都出现了突飞猛进的增大，这也给石墨制品在光伏产业领域提
供了一个发展前景广阔的新市场。太阳能电池硅片所需要的重要原材料铸锭多晶硅，在其生产装

 

置铸锭炉中开始大量的采用高纯、优质的石墨材料。

1.3.2

 

石墨制品的半导体应用市场概况

直拉单晶炉内使用的石墨部件是一类易耗件，它由各种高纯石墨加工而成。例如其中的石墨

坩埚及其他石墨部件采用了高纯细颗粒结构石墨；石墨加热器采用了高纯各向同性石墨；石墨

 

保温罩和石墨盖板采用高纯中颗粒结构的石墨。

1.3.3

 

石墨制品的太阳电池应用市场概况

在生产铸锭多晶硅设备上，多个组件是需要石墨材料。特别是铸锭炉加热器中使用的加热材

料----高纯石墨，以及所用的隔热材料---高纯碳毡隔热材料，都是目前铸锭多晶硅设备重要的、

 

必不可少的配套材料。

由于铸锭炉加热器的加热温度很高（超过 1600℃），它的加热材料又要求不能与硅料反

应、不对硅料造成污染，可长期在真空及惰性气氛中使用。符合使用条件可供选择的加热器有金
属钨、钼和非金属石墨等。由于钨、钼价格昂贵，加工困难，而石墨来源广泛，可加工成各种形状。
另外，石墨具有热惯性小、可以快速加热，耐高温、耐热冲击性好，辐射面积大、加热效率高、且
基本性能稳定等特点。正因为如此，石墨材料已成为了铸锭炉加热器中首选的加热材料。铸锭炉
加热器对于隔热材料有着严格的要求。它必须是耐高温、密度低、导热小、蓄热量少、隔热效果好、

 

放气量少、重量轻、膨胀系数小的材料。因此在众多的耐火保温材料中以高纯碳毡最为理想。

上述所举例的两类在半导体、光伏产业领域应用的石墨制品，几年前还是主要是由国外全部

进口（或者是由我国内地的外资企业提供）。但由于我国石墨行业、半导体材料行业、电子工业设
备行业的共同努力，我国自行生产的这两类石墨配套无论在制造技术上，还是在应用技术上都
取得了巨大的进步，市场的格局也得到了很大的改变。这也给我国石墨行业在此方面开拓新市场
提供了新机遇。但同时也需要看到，在我国大规格、高纯各向同性石墨的市场在迅速增大的同时，
我国在此方面的制造技术仍有不适应的方面，技术仍与国外先进国家有很大的差距。石墨制品作
为微电子、光伏产业的重要基础装备材料，需要我国国内不断在技术获得进步，与半导体行业、
光伏电池用硅材料制造行业加强合作，进一步投资发展为其配套的高档石墨制品，是一件势在
必行的重要工作。

1.3.4 碳-

 

碳纤维复合材料在半导体、光伏产业领域的应用

石墨制品在半导体、光伏产业领域应用就使用碳石墨类材料的类型来讲，有关业界专家认为，可
以将它所用类型分为三类，或说是三个发展的阶段。第一类型为模压（或挤压、或振动）成型工
艺法的石墨制品。这类石墨制品在半导体、光伏产业领域应用的碳石墨材料产品群中，现在占有
很小的一部分。第二类型为等静压成型工艺法的各向同

性高纯石墨制品。在目前的半导体、光伏产业领域中它得到最广泛的应用。它占世界整个半导

体、光伏产业领域应用的石墨制品量的约有 80%以上。第三类型为碳-碳纤维复合材料。这是一类
在半导体、光伏产业领域应用中替代石墨材料的更新型的材料及制品。采用碳-碳纤维复合材料可
以看作在半导体、光伏产业领域中作为加热器、隔热材料等上应用的第三阶段，也是一个更高的
技术发展阶段。但是并不讲目前使用的各向同性高纯石墨制品就在以后被淘汰、全部被碳-碳纤维
复合材料所替代。有关业界专家认为，今后在半导体、光伏产业领域中应用的两类材料及制品谁

“

”

 

也不能替代谁。预测在一、二十年以后，会发展成 各占半壁江山 的市场格局。碳-碳复合材料是
炭纤维增强炭基体复合材料。它具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击性好、损伤容限高、高温强度高、

          

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