POE系列报告（一）：N型电池带来趋势性增长，国产化即将启程

N型电池放量助力POE需求趋势性增长，25年光伏级需求预计在60-100万吨：POE是光伏封装胶膜的优质材料，在N型电池逐步占据主导地位的趋势下，电池对抗PID等性能需求大幅提升，POE是非极性材料，具备高水汽透过率、高体积电阻率、耐腐蚀等特点，可解决P型双玻、N型电池PID效应、对酸性环境和水汽敏感的痛点，需求将随N型电池放量而趋势性增长，在下游组件不同的封装方案假设下，我们预计到25年全球光伏级POE粒子的需求在60-100万吨。 POE海外高度垄断，海外光伏需求趋紧：目前海外POE产能约160万吨，产能集中在陶氏、埃克森美孚、三井、LG、SSNC（SK-SABICJV）、北欧化工六家企业，目前仅LG在23年有10万吨投产规划。在需求端，全球21年POE在TPO终端、聚合物改性、电线电缆领域的需求分别为69万吨、39万吨、14万吨，我们选取当前较为典型的胶膜厂封装方案对POE的需求预测，23-25年POE在光伏胶膜的全球需求量预计分别为43、52、63万吨，考虑到未来海外160-170万吨的POE产能和POE在汽车、鞋材和电线电缆领域的较刚性需求，在不考虑国内供给的前提下，全球光伏用POE在23-25年将逐年趋紧。 POE工业化需突破三大壁垒，国产化最早预计24年落地：POE的生产采用茂金属催化剂对乙烯和α-烯烃的聚合反应进行催化，聚合技术以陶氏开发的溶液法聚合工艺和埃克森美孚开发的高压聚合技术为主，其中高碳α-烯烃、茂金属催化剂和高温溶液聚合技术是POE生产的主要壁垒，国外对相关关键技术封锁垄断，国内POE产业化只有走自研道路，目前国内企业对上述三大壁垒均有所突破，工业化POE装置有望2024年落地：21年9月，万华化学完成POE千吨级中试，2*20万吨装置预计24-25年投产；22年8月，荣盛石化对外公告将新建2*20万吨POE装置；22年9月，东方盛虹800吨POE中试线投产，规划产能50万吨；22年12月，鼎际得宣布40万吨POE项目规划；23年3月，卫星化学1000吨α-烯烃工业试验装置开车成功，此外，京博石化、茂名石化、诚志股份、惠生新材等企业均有POE中试线或投产规划，总产能规划合计230万吨，预计24年以后国内POE供应将逐步起量。 自产1-辛烯的POE生产成本约1.1万/吨，产业链一体化为降本关键：当前POE价格在2.4-2.5万元/吨，处于2018 年以来的高点，未来，POE的价格下降将仰赖于国产供给释放以及产业链一体化的建设，根据我们的测算，如果自产1-辛烯生产POE，2023年以来的生产成本约1.1万元/吨，其中1-辛烯成本约为3600元/吨，如果企业按照当前2.5万元/吨的价格外采1-辛烯，则POE的生产成本将因此上升3773元/吨，增幅达34%，因此，产业链一体化对于POE的降本至关重要，也是国内企业可以对海外形成成本优势的关键。 目前国内规划中的POE产能约230万吨，综合考虑POE及其上游产业链的生产壁垒、一体化带来的成本优势、未来POE产品的供需格局，在POE领域布局较早，具备上游α-烯烃和相关催化剂以及溶液聚合技术配套的企业将具备很强的竞争优势，建议关注万华化学、卫星化学、鼎际得、东方盛虹、岳阳兴长等。 国内POE产业化进度不及预期，光伏组件广泛采用替代POE的胶膜方案，下游光伏需求放缓，海外POE供给放量，海外企业针对国产POE进行价格战 内容目录 1、N型电池放量助力需求POE趋势性增长4 1、POE：兼具弹性与塑性的高性能聚烯烃4 2、N型电池放量在即，POE需求趋势确认5 3、N型趋势下25年光伏用POE粒子需求预计在60万吨以上11 2、POE海外高度垄断，国产化即将启程13 1、POE目前主要由海外垄断，全球光伏料供给趋紧13 2、我国POE目前全部依赖进口，国产化即将启程14 3、POE国产化面临三大壁垒：茂金属催化剂、α-烯烃、溶液聚合工艺16 3、POE成本分析：从1到100的必经之路18 1、产业链一体化的POE生产成本约1.1万/吨18 2、投资建议19 4、风险提示20 图表目录 图表1：POE分子式4 图表2：POE兼具橡胶特性与塑料特性4 图表3：POE具有低弯曲模量和低密度的性质4 图表4：POE与POP性能应用对比4 图表5：POE改性材料的应用5 图表6：单面PERC太阳电池结构示意图5 图表7：双面PERC太阳电池结构示意图5 图表8：单玻组件与双玻组件结构6 图表9：2021-2030年单/双面组件市场占比变化趋势6 图表10：N型电池有更高的双面率和发电增益6 图表11：2021-2030年各种电池技术市场占比变化趋势6 图表12：全球光伏封装材料份额7 图表13：EVA和POE是光伏封装胶膜的优选7 图表14：不同光伏胶膜材料性能对比7 图表15：PID-s：Na+迁移8 图表16：PID-p：电极极化8 图表17：P型双玻、TOPCon、HJT电池正面背面易出现的问题9 图表18：P型双玻与N型电池易出现的PID类型9 图表19：EVA的性能问题和对组件的影响10 图表20：POE的优劣势10 图表21：Tie1组件厂高效电池封装方案汇总11 图表22：不同技术的电池采取的封装方案假设11 图表23：光伏用POE粒子全球需求测算12 图表24：海外POE供给情况13 图表25：POE在汽车中的应用14 图表26：全球POE需求量（万吨）14 图表27：2021年全球POE需求结构14 图表28：国内POE进口量（万吨）15 图表29：POE分国别进口结构15 图表30：国内POE生产企业规划15 图表31：中国POE需求量（万吨）16 图表32：2021年中国POE需求结构16 图表33：烯烃聚合金属催化剂的发展16 图表34：海外POE生产企业催化剂情况17 图表35：万华化学茂金属催化剂相关的部分专利17 图表36：国内POE生产企业α-烯烃规划情况18 图表37：POE成本测算19 图表38：各企业POE单吨投资额19 1、POE：兼具弹性与塑性的高性能聚烯烃 POE是指乙烯与α-烯烃（1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等）的无规共聚物弹性体，聚合物的微观结构决定其宏观性能，由于POE分子链中共聚单体含量高、密度低，聚合物链由结晶性树脂相和无定型橡胶相组成，因而该材料既具有橡胶的高弹性，又具有热塑性树脂的可塑性，易加工成型。同时，POE分子链由非极性的饱和单键组成，无极性基团且叔碳原子较少，故具有优良的耐水蒸气性、耐老化性、耐腐蚀性及耐热性，可广泛应用于汽车、包装、电线电缆、医疗器械、家用电器、太阳能电池封装膜、光伏、热熔胶等领域。 图表1：POE分子式图表2：POE兼具橡胶特性与塑料特性 来源：《聚烯烃封装剂SHJ组件的湿热可靠性研究》，国金证券研究所来源：《串级催化溶液聚合制备聚烯烃热塑性弹性体的研究》，国金证券研究所 POE的α-烯烃含量高于20%，适用于多种材料改性或单一使用。根据聚合物中α-烯烃的含量可将聚烯烃材料分为聚烯烃塑性体（POP）和聚烯烃弹性体（POE）两类，其中POP中α-烯烃含量在10%-20%，密度范围在0.870-0.915ｇ/cm3，POE中α-烯烃含量大于20%，密度范围在0.865-0.895g/cm3。POP适合作为吹膜、挤出、流延用热封层，应用于食品包装、卫生医疗、弹性薄膜、个人护理等领域，POE更加适合改性领域，例如与PP/PE共混增加其韧性与透明度，与EVA发泡材料共混增加压缩回弹性，与PA/PT共混增加其冲击性能等，此外，POE作为单一采用主要应用于光伏胶膜领域，可减缓光伏组件的电势诱导衰减（PID）,提高电池组件的使用寿命。 主要应用 性质 材料 图表3：POE具有低弯曲模量和低密度的性质图表4：POE与POP性能应用对比 POE POP 优异的弹性良好的韧性低温延展性热稳定性 抗紫外线性等 优异的密封性增强的韧性 优良的光学性能高氧气传输速率 汽车光伏胶膜发泡料电线电缆医疗用品鞋材等 食品包装工业品包装热熔胶等 来源：Borealis官网，国金证券研究所来源：中国化信，国金证券研究所 图表5：POE改性材料的应用 应用 功能 加工方式 改性方向 汽车 PP改性 注塑 抗冲击性 吹塑挤塑 热密封性能，透明度 PP附着力 PE改性 包装 PP改性 吹塑，浇铸粘结性能、透明度、伸长率 挤塑金属附着力 浇铸易剥离性 浇铸耐冲击、热密封性能双轴延伸热密封性能，透明度 双轴延伸、双轴取向收缩性 浇铸、吹塑自粘性（保护膜） 浇铸、吹塑抗应力，美白（装饰膜） 工业PP改性 挤塑（管材）耐热性、透明度、柔韧性注塑（容器）抗冲击性，透明度 电线电缆 EVA改性电线涂层柔韧性、伸长率、耐刮擦性PP改性电线涂层柔性与耐磨的平衡 工程、塑料模具EP改性注塑、挤塑抗冲击性 鞋材EVA改性压缩、注塑减重，耐压缩性 来源：MitsuiChemicals官网，国金证券研究所 2、N型电池放量在即，POE需求趋势确认 P型电池逐渐以双面为主，双玻组件有望成为主流。目前光伏P型电池即PERC电池，全称为钝化发射极及背局域接触电池。P型电池的基本原理是用将V族杂质（磷）通过扩散或者离子注入等方式渗入P型硅衬底上，从而形成PN结，再加上正面和背面电极，将产生的电流引出，构成最原始的太阳能电池结构。P型电池按照组件背面是否吸收太阳光可分为单面P型电池和双面P型电池，双面P型电池需将将PERC电池背面的全铝背场改成印刷铝栅线结构，双面电池的利用了电池片背面产生的光生载流子，其背面可收集10%-30%的太阳光，较单面电池提升效率，同时双面电池还可降低导电铝浆用量、电池翘曲应力及隐裂破损率，此外，目前市场中双面电池组件大多采用双玻封装，少数使用透明背板封装，因此近几年双面双玻组件的市占率呈上升趋势。根据CPIA，2021年双玻组件市占率为37.4%，同比增长7.7%，到2023年，单双面组件市场占比基本相当，“十四五”期间双玻组件有望成为新的市场主流。 图表6：单面PERC太阳电池结构示意图图表7：双面PERC太阳电池结构示意图 来源：《双面PERC单晶硅太阳电池工艺研究》，国金证券研究所来源：《双面PERC单晶硅太阳电池工艺研究》，国金证券研究所 图表8：单玻组件与双玻组件结构图表9：2021-2030年单/双面组件市场占比变化趋势 来源：福斯特，国金证券研究所来源：CPIA，国金证券研究所 N型电池以双面结构为主，未来渗透率将加速提升。N型电池是在N型硅衬底上注入V族杂质（硼）形成P/N型结构的太阳电池，从技术上N型电池可细分为TOPCon、HJT、IBC等。由于N型硅采用磷（P）作为施主杂体，从根本上杜绝了B-O复合体的形成，有效抑制了晶体硅太阳能电池光至衰减，并且N型硅较P型硅具有更高的少子寿命、对过渡族金属杂质容忍度较高，因此N型电池片的转换效率天然高于P型，根据ISFH的数据，PERC、HJT、TOPCon电池的理论极限效率分别为24.5%、27.5%、28.7%。相较传统PERC电池，N型电池的双面率更高，根据艾邦光伏网的数据，HJT电池为双面对称结构，双面率最高可达90%，而PERC和TOPCon在制备过程中均需要对硅片进行背面抛光，双面率最高分别为75%和85%，此外，N型双面电池双面因子较高，在后续发电过程中，背面增益也会相对更多，因此N型电池以双面结构为主。随着PERC电池换效率接近极限和N型电池自身工艺突破，2022年起，N型电池占比迅速提升，根据国金电新的测算，22年-25年N型电池渗透率达到3%、30%、62%、87%。 图表10：N型电池有更高的双面率和发电增益图表11：2021-2030年各种电池技术市场占比变化趋势 来源：晶科能源，国金证券研究所来源：CPIA，国金证券研究所 胶膜是光伏组件封装的核心材料。光伏组件结构上看自上而下依次为玻璃+胶膜+电池片+胶膜+背板/玻璃，光伏胶膜将电池片“上盖下垫”包封，利用真空层压