Das Geheimnis des „schwarzen Goldes“ hinter der Photovoltaik-Halbleiterindustrie: der Wunsch nach und die Abhängigkeit von isostatischem Graphit

Isostatischer Graphit ist ein sehr wichtiger Werkstoff in der Photovoltaik und Halbleiterindustrie. Mit dem rasanten Aufstieg inländischer Hersteller isostatischen Graphits wurde das Monopol ausländischer Unternehmen in China gebrochen. Dank kontinuierlicher unabhängiger Forschung und Entwicklung sowie technologischer Durchbrüche erreichen oder übertreffen die Leistungsindikatoren einiger unserer Kernprodukte die internationaler Wettbewerber. Aufgrund sinkender Rohstoffpreise und Kostensenkungen seitens der Endkunden sind die Preise jedoch weiter gefallen. Derzeit liegt die Gewinnspanne bei inländischen Billigprodukten unter 20 %. Mit der kontinuierlichen Freisetzung von Produktionskapazitäten sehen sich die Hersteller isostatischen Graphits zunehmend neuen Herausforderungen und einem höheren Druck ausgesetzt.

1. Was ist isostatischer Graphit?

Isostatischer Graphit bezeichnet Graphitwerkstoffe, die durch isostatisches Pressen hergestellt werden. Da der Graphit während des Formprozesses gleichmäßig und konstant durch Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird, weist das so hergestellte Graphitmaterial hervorragende Eigenschaften auf. Seit seiner Entwicklung in den 1960er Jahren hat sich isostatischer Graphit aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und seines breiten Anwendungsspektrums zu einem der führenden neuen Graphitwerkstoffe entwickelt.

2. Isostatisches Graphitherstellungsverfahren

Der Produktionsprozess von isostatisch gepresstem Graphit ist in der Abbildung dargestellt. Isostatisch gepresster Graphit erfordert strukturell isotrope Rohstoffe. Diese müssen zu feineren Pulvern vermahlen werden. Anschließend kommt das isostatische Pressverfahren zum Einsatz. Der Röstprozess ist sehr lang. Um die Zieldichte zu erreichen, sind mehrere Imprägnierungs- und Röstzyklen erforderlich. Die Graphitisierungszeit ist zudem deutlich länger als bei herkömmlichem Graphit.

3. Anwendung von isostatischem Graphit

Isostatischer Graphit findet vielfältige Anwendung, vor allem in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie.

Im Bereich der Photovoltaik wird isostatisch gepresster Graphit hauptsächlich in Graphitkomponenten im thermischen Feld von Einkristall-Silizium-Wachstumsöfen und im thermischen Feld von polykristallinen Silizium-Ingot-Öfen eingesetzt. Konkret handelt es sich um Klemmen für die Herstellung von polykristallinem Siliziummaterial, Gasverteiler für Hydrierungsöfen, Heizelemente, Isolierzylinder und polykristalline Ingot-Heizungen, Richtungsblöcke sowie Führungsrohre für das Einkristallwachstum und andere kleinere Bauteile;

Im Bereich der Halbleitertechnik werden Heizelemente und Isolierzylinder für das Saphir-Einkristallwachstum entweder aus isostatisch gepresstem oder aus Formgraphit hergestellt. Darüber hinaus werden weitere Komponenten wie Tiegel, Heizelemente, Elektroden, wärmeisolierende Abschirmplatten und Impfkristalle sowie etwa 30 verschiedene Halterungen, Sockel für drehbare Tiegel, diverse runde Platten und Wärmereflektorplatten aus isostatisch gepresstem Graphit gefertigt.