电气设备行业专题研究：POE：N型电池放量，粒子国产化加速

电气设备行业专题研究 / POE：N型电池放量，粒子国产化加速 挖掘价值投资成长 / 2022年11月29日 【投资要点】 POE胶膜具备优异抗PID性能，体积电阻率、水汽透过率等多指标优于EVA。由于POE胶膜体积电阻率低，组件电流不易泄露，同时POE胶膜水汽透过率低且不会分解产生醋酸，能够有效减少电势诱导衰减 （PID）效应，因此使用POE胶膜封装的光伏组件在长期使用过程中效率衰减更慢。 双面占比提升+N型技术迭代助力POE胶膜加速渗透。双面组件占比有望进一步提升：双面组件具备较高发电收益但更易发生PID效应，背面通常采用POE类胶膜封装，随着硅料产能逐步释放，硅料涨价趋缓并迎来拐点，制约地面电站组件需求的成本因素边际缓解，双面组件占比有望进一步提升，带动POE胶膜快速渗透。电池技术迭代，N型对封装胶膜提出更高要求：1）N型电池用银浆含铝，对胶膜阻水性能要求更高；2）N型电池对轻量化要求更高；3）N型电池PN结与P型相反，正面更易发生PID，对胶膜抗PID性能要求更高，POE胶膜完美契合N型需求。我们预计，2025年光伏POE胶膜和粒子需求分别为24.44亿平和80.66万吨，2022-2025年三年复合增速达56.04%、56.14%。 POE粒子：壁垒高盈利好，国产粒子量产在即。现状：POE粒子具备较高生产壁垒，国内尚无量产企业，产能主要集中在海外，其中陶氏产能最大，占比约50%，国内需求主要依赖陶氏、三井和LG等海外厂商。难点：原料α-烯烃和催化剂配方为POE生产核心壁垒，聚合工艺中难度在于脱挥工艺。盈利：目前POE报价在2.5万元/吨以上，高碳α-烯烃价格在2.4万元/吨以上。我们预计，原料外购情况下，POE单吨毛利在1万元左右，配套α-烯烃情况下，单吨毛利约1.5万元。国产化进度：随着海外催化剂专利到期和国内研发速度加快，国产企业已逐步突破POE生产的三大壁垒，部分厂商已完成中试生产，正积极建设批量生产装置，预计万华化学量产进度最快，有望在2024年前后率先实现国产化量产。 胶膜：产品高端化+强顺价，盈利能力有望提升。目前，光伏封装胶膜仍以EVA胶膜为主，胶膜厂盈利能力受到EVA粒子价格波动的显著影响。我们认为，相较于EVA，POE粒子价格波动较小且具备长期向上提价空间，因此胶膜企业提高POE胶膜占比，优化产品结构有望改善企业盈利能力和稳定性，具备POE粒子保供能力和POE产品占比大的企业未来业绩具备更大向上弹性。 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：周旭辉 证书编号：S1160521050001 证券分析师：朱晋潇 证书编号：S1160522070001 联系人：唐硕 电话：021-23586475 相对指数表现 11/291/293/295/297/299/2911/29 4.60% -4.70% -14.00% -23.30% -32.60% -41.90% 电气设备沪深300 相关研究 《美国光储政策：IRA变局已至，国产企业破浪前行》 2022.11.25 《海外光储：多重政策利好，关注户用光储一体化装机》 2022.11.16 《复合铜箔：认证量产加速，市场空间广阔》 2022.11.08 《钠离子电池专题之三：铜基和镍基层状氧化物金属原材料需求拆解》 2022.11.04 《钠离子电池环节概述：产业化加速，有望成为锂电的有效补充》 2022.10.17 行业研究 电气设备 证券研究报告 2017 【配置建议】 我们认为国内2023年POE粒子产量有限，短期POE胶膜生产技术领先并具备POE粒子保供能力的胶膜厂将受益于电池片N型迭代带动POE胶膜需求提升和POE粒子紧缺推动POE胶膜价格上涨，建议关注福斯特、赛伍技术、激智科技和祥邦科技；长期看，国产粒子厂商量产落地，并实现对进口粒子的国产替代，看好具备技术和工艺积累，量产进度快和拥有一体化优势的粒子厂商，建议关注万华化学、卫星化学、东方盛虹、荣盛石化和岳阳兴长。 【风险提示】 POE粒子国产化进度不及预期； 下游需求不及预期； 出现新型胶膜挤占POE胶膜市场份额。 2017 正文目录 1.POE：一种抗PID光伏胶膜5 2.双面占比提升+N型技术迭代助力POE胶膜加速渗透7 2.1双面组件渗透带动POE胶膜占比提升7 2.2N型迭代加速，胶膜需求结构调整10 2.3POE胶膜及粒子需求测算15 3.POE粒子：壁垒高盈利好，国产粒子量产在即16 3.1现状：性能优应用广，产能海外垄断16 3.2难点：原料+催化剂+聚合工艺构筑核心壁垒18 3.3盈利：α-烯烃及POE价值量高，产能配套盈利更优20 3.4国产化进度：生产壁垒逐步突破，2024年有望量产落地22 4.胶膜：产品高端化+强顺价，盈利能力有望提升24 5.投资建议26 6.风险提示27 图表目录 图表1：封装胶膜在晶硅电池组件中的应用5 图表2：封装胶膜在薄膜电池组件中的应用5 图表3：各类光伏胶膜应用及特点5 图表4：组件失效分类6 图表5：EVA和POE胶膜不同温度下体积电阻率6 图表6：实验中EVA和POE胶膜水汽透过率6 图表7：POE胶膜在紫外湿热加速老化2000h后仍未黄变6 图表8：P型PERC双面组件PID机理7 图表9：P/N型组件搭配不同胶膜功率衰减情况7 图表10：双面组件受光示意图8 图表11：不同场地发电增益（%）8 图表12：2019-2030E单/双面组件市占率（%）8 图表13：双面双玻组件示意图9 图表14：双面PERC电池片结构9 图表15：POE类胶膜市占率与双面组件渗透率（%）9 图表16：N型电池双面率更高10 图表17：晶科TigerNeo产品双面率及背面增益10 图表18：各电池技术平均转换效率变化趋势10 图表19：光伏电池技术迭代方向11 图表20：光伏电池技术路线对比11 图表21：N型电池银浆要求更高12 图表22：硅片薄片化趋势（um）12 图表23：POE典型牌号和EVA密度对比12 图表24：N型电池片结构12 图表25：N型电池通常采用POE类胶膜封装13 图表26：光伏电池技术路线对比13 图表27：晶科N型效率达26.1%14 图表28：晶科能源TOPCon产能规划14 2017 图表29：2021-2025年行业TOPCon&HJT电池产能(GW)15 图表30：光伏POE类胶膜及粒子需求测算15 图表31：2021年我国POE消费结构（%）16 图表32：POE产业链17 图表33：POE进口量及消费量（万吨）17 图表34：我国POE进口来源（%）17 图表35：2021年POE全球产能分布17 图表36：α-烯烃结构与性能应用18 图表37：未列名不饱和无环烃（含1-辛烯）进口量和进口额（万吨，亿元） ..........................................................................................................................18 图表38：乙烯齐聚工艺和蜡裂解工艺19 图表39：不同催化剂咬角比较19 图表40：主流POE厂商催化剂和工艺选择19 图表41：陶氏和埃克森美孚POE生产流程20 图表42：百川盈孚POE价格（元/吨，2022-11-21）21 图表43：POE成本及盈利测算（元/吨）21 图表44：国内高碳α-烯烃进展22 图表45：万华化学烯烃聚合催化剂结构23 图表46：卫星化学乙烯齐聚催化剂23 图表47：国内POE产能规划及进展23 图表48：EVA价格（元/吨）24 图表49：POE进口价格（美元/吨）24 图表50：EVA粒子价格与胶膜厂毛利率（元/吨，%）25 图表51：组件成本占比（%）25 图表52：胶膜价格对组件成本影响较小（元/平，元/w，%）25 图表53：2020H1海优新材EVA及POE经销单价和盈利情况26 图表54：行业重点关注公司（截至2022-11-27）27 1.POE：一种抗PID光伏胶膜 光伏封装胶膜是光伏组件核心辅材，包括EVA胶膜、POE胶膜和EPE胶膜等。光伏封装胶膜主要作用是保护太阳能电池片，使光伏组件在运作过程中不受外部环节影响，延长光伏组件使用寿命，同时使阳光最大限度透过胶膜达到电池片表面，提高光伏组件发电效率，因此光伏封装胶膜要求具备高透光率、抗紫外湿热黄变性、与玻璃和背板粘结性好等特点。目前，主流光伏封装材料为EVA胶膜、POE胶膜和EPE胶膜。 图表1：封装胶膜在晶硅电池组件中的应用图表2：封装胶膜在薄膜电池组件中的应用 资料来源：海优新材招股书，东方财富证券研究所资料来源：海优新材招股书，东方财富证券研究所 图表3：各类光伏胶膜应用及特点 胶膜类型用途特点 透明EVA胶膜用于光伏组件封装 高抗PID、高透光率、抗紫外湿热黄变性、抗蜗牛纹、与玻璃和背板的粘结性好等。 白色增效EVA 胶膜 用于光伏组件电池片下侧的封装 具有高反射率，通过光线反射路径的改变，可使太阳光晶硅玻璃反射再次到达电池片表面，从而有效提高组件效率。 POE胶膜 用于单晶PERC双面、N型电池组件，尤其在以上高效电池的双玻组件中应用广泛 具有更高的水汽阻隔率、更优秀的耐候性能和更强的抗PID 性能，提升组件长期可靠性。 共挤型PO（EEPE胶膜） 用于单晶PERC双面、N型电池组件，尤其在以上高效电池的双玻组件中应用广泛 具备POE材料的高阻水性和高抗PID性能，也具备EVA胶膜的双玻组件高成品率的层压工艺特性，不受POE原材料供应短缺的影响。 2017 资料来源：海优新材招股书，东方财富证券研究所 封装胶膜选择直接影响光伏组件使用寿命。光伏组件使用寿命一般为 20-30年，一般要求组件效率首年衰减不超过2.5%，次年后年均衰减不超过0.7%。光伏组件失效一般包括初期失效、中期失效和后期失效，其中与封装胶膜直接相关的有PID效应、胶膜黄变、脱层以及水汽渗入导致的电池腐蚀等。 图表4：组件失效分类 资料来源：Dow，东方财富证券研究所 相较于EVA胶膜，POE胶膜在多方面具备更优异性能。1）体积电阻率：随着工作温度提升，EVA胶膜体积电阻率迅速下降，高温下POE胶膜体积电阻率比EVA胶膜高1-2个数量级；2）水汽透过率：POE属于非极性材料，不能和水分子形成氢键，不会像EVA（醋酸乙烯酯为极性基团）一样吸附水汽，水汽透过率为EVA材料的十分之一；3）抗紫外湿热黄变性：由于POE大分子链的饱和结构，分子结构中所含叔碳原子相对较少，具备更优异的耐热老化和抗紫外线性能。 图表5：EVA和POE胶膜不同温度下体积电阻率图表6：实验中EVA和POE胶膜水汽透过率 样品 水汽透过率（g/m2/d） ENGAGETMPVPOE胶膜 3.3 EVA胶膜 34.0 资料来源：《ENGAGETMPVPOE胶膜对双面光伏组件长期可靠性的影响》，东 方财富证券研究所 资料来源：《ENGAGETMPVPOE胶膜对双面光伏组件长期可靠性的影响》，东 方财富证券研究所 2017 图表7：POE胶膜在紫外湿热加速老化2000h后仍未黄变 资料来源：《ENGAGETMPVPOE胶膜对双面光伏组件长期可靠性的影响》，东方财富证券研究所 EVA胶膜的低体积电阻率、高水汽透过率及材料本身性质易导致PID现象，而POE抗PID表现更优异。所谓电势诱导衰减（PID）是指光伏组件封装材料和其上下表面材料以及电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移而造成组件性能衰减的现象。目前，普遍认为P型PERC双面组件在电势诱导下会存在2种PID机理：1）因光伏组件的正面发射极存在分流而引起的输出功率衰减（PID-s）；2）因光伏组件背面的减反射/钝化层极化引起的输出功率衰减（PID-p）。一方面，在相同电势差下，EVA胶膜体积电阻率较低，导致组件电流泄露，从而导致PID