化工新材料研究之光伏胶膜：技术变革引发材料升级，POE树脂国产化前景可期

|研究院·授信审批部 行内偕作·深度报告 2023年08月30日 化工新材料研究之光伏胶膜—— 技术变革引发材料升级，POE树脂国产化前景可期 ■封装胶膜是光伏组件的核心辅材。在光伏组件当中上下两层封装胶膜将晶硅电池片与光伏玻璃及背板进行粘结，起到保护电池片的作用。为确保组件性能在使用寿命期间保持稳定，封装胶膜通常需要具备高透光率、高水汽阻隔率、高体积电阻率、抗PID性能、优秀的耐候性等特征。目前EVA胶膜是主流材料，而随着双面组件渗透率的提升，POE胶膜的应用也将日益广泛。 ■整体需求随光伏高景气上行，技术迭代引结构变化。预计2025年全球光伏实际新增装机规模有望达到450~500GW，对应的光伏胶膜需求量有望增至54~60亿平米。当前光伏组件正处于技术迭代期，转换效率更高的N型双面组件放量在即，有望在未来两年内成为市场主流。光伏组件的技术变革推动封装材料产品升级。POE胶膜性能优异但目前成本高企，短期内EPE胶膜或成折中之选。树脂方面，虽然N型双面组件的封装方案尚未完全定型，但POE树脂需求的爆发式增长将成确定性趋势，EVA树脂需求同样保持平稳增长。 ■胶膜：供需有望延续紧平衡，竞争格局相对稳固。全球光伏胶膜供需基本平衡，产能主要集中于国内9家企业，其中福斯特是行业领导者。近年来二三线厂商加速崛起，供给格局从“一骑绝尘”转向“一超多强”。虽然未来三年在建或规划项目较多，但考虑到转化为实际有效产能的时间，预计未来两年供需仍有望维持紧平衡状态。新增产能投放后预计行业集中度将有所下降，但龙头企业具备技术先发优势和更强的资金筹措能力，有望保持领先优势。 ■树脂：石化行业延伸发展新热点，国产化进程提速。EVA及POE树脂是国内亟待发展的高端聚烯烃。EVA树脂已基本实现国产化，但光伏料短期内新增产能有限，难以满足组件出货量的需求，预计仍将维持供不应求的状态。POE树脂供应被海外巨头垄断，需求爆发或引发短缺风险。国内石化企业已陆续入局，但仍需攻克茂金属催化剂、α-烯烃及溶液聚合三大技术壁垒，国产突破存在较大不确定性。万华化学进度相对领先，有望于2024年下半年投产。 ■业务建议。（本部分有删减，招商银行各部如需报告原文，请参考文末联系方式联系研究院）。 ■风险分析。行业数据及供需预测存在偏差的风险，全球光伏新增装机量不及预期的风险，短期POE树脂供给紧缺的风险，国产POE树脂量产进度不及预期的风险，远期EVA树脂面临产能过剩的风险。 王国俊行业研究员 招商银行研究院 ：0755-83195671 ：wangguojun32@cmbchina.com 纪建武授信审批岗 授信审批部上海分部 ：021-58331367 ：jijianwu@cmbchina.com感谢研究员杨荣成对本文的贡献 相关研究报告 《石油炼化行业深度研究之企业篇——控成本、谋高端，大炼化时 代的竞争之道》 2022.04.11 目录 1.封装胶膜是光伏组件的核心辅材1 2.整体需求随光伏高景气上行，技术迭代引结构变化1 2.1光伏新增装机持续高速增长，预计2025年封装胶膜需求将超过50亿平米2 2.2N型及双面趋势推动封装材料升级，短期内共挤EPE胶膜或成折中之选3 2.3N型双面组件封装方案各异，POE树脂需求呈爆发式增长5 3.胶膜：供需有望延续紧平衡，竞争格局相对稳固9 3.1胶膜产能持续扩张，二三线厂商加速崛起9 3.2产品切换期技术价值有所放大，龙头企业具备先发优势11 3.3营运压力随经营规模提升而增加，资金筹措能力同样关键12 4.树脂：石化行业延伸发展新热点，国产化进程提速14 4.1EVA树脂短期仍需进口，光伏料产能爬坡及验证周期影响放量节奏15 4.2POE树脂工业化存在三大技术壁垒，国产替代初见曙光17 5.业务建议与风险分析23 5.1业务建议23 5.2风险分析23 图目录 图1：光伏胶膜产业链示意图1 图2：全球光伏新增装机量预测（单位：GW）2 图3：光伏组件价格变化趋势（单位：元/W）%3 图4：CPIA对2025年全球光伏新增装机预测变化3 图5：不同电池技术路线市占率变化趋势预测4 图6：单/双面组件市场占有率变化趋势预测4 图7：EVA、POE胶膜的价格差异（单位：元/m2）5 图8：多层共挤EPE胶膜的结构5 图9：近几年主要胶膜厂商毛利率变化情况11 图10：光伏胶膜生产工艺流程12 图11：近几年胶膜厂商净营业周期（天）12 图12：2022年胶膜厂商净利润与现金流（亿元）12 图13：2020-2023Q1主要胶膜厂商融资合计（亿元）13 图14：2021年全球EVA树脂消费结构14 图15：2022年全球POE树脂消费结构14 图16：EVA树脂的结构及主要应用15 图17：光伏级EVA树脂的建设周期17 图18：POE树脂的制备反应及结构示意图17 图19：茂金属催化剂的结构示意图19 图20：高碳α-烯烃的国产化进展20 表目录 表1：EVA、POE胶膜的性能对比4 表2：不同电池组件封装方案变化趋势预测6 表3：全球光伏胶膜及上游树脂需求量预测8 表4：2022年国内主要厂商光伏胶膜供给情况（亿平米）9 表5：国内主要厂商光伏胶膜产能规划整理10 表6：2022年国内光伏级EVA树脂主要生产装置产能（万吨/年）16 表7：2023~2024年国内光伏级EVA树脂投产计划（万吨/年）16 表8：全球POE产能分布18 表9：截至2023年8月国内企业POE项目进展情况（产能单位：万吨/年）22 附录 附录1国内EVA树脂远期项目规划（不完全统计）25 1.封装胶膜是光伏组件的核心辅材 光伏组件是太阳能发电系统的核心装置。典型的光伏组件为平板式封装结构，自上而下分别为边框、光伏玻璃、封装胶膜、晶硅电池片、封装胶膜、背板（或光伏玻璃）、接线盒。其中，上下两层封装胶膜将晶硅电池片与光伏玻璃及背板进行粘结，起到保护电池片的作用，是光伏组件的核心辅材。 虽然封装胶膜在光伏组件的成本占比较低（5%~8%左右），但其对组件的使用寿命、发电效率影响极大。为确保组件性能在使用寿命期间（一般要求25年）保持稳定，封装胶膜通常需要具备高透光率、高水汽阻隔率、高体积电阻率、抗PID性能（抗电势诱导衰减）、优秀的耐候性等特征。目前市场上最为主流的封装胶膜材料为EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）胶膜，而随着双面组件渗透率的提升，POE（聚烯烃弹性体）胶膜的应用也将日益广泛。 当前光伏胶膜产业链的内部分工较为明确。产业链上游为石油化工行业。胶膜核心原料EVA及POE树脂属于高端聚烯烃材料，过去主要由海外化工巨头（如陶氏化学、埃克森美孚）提供，也是国内大炼化企业近年来的重点布局方向。中游胶膜生产制造属于塑料制品业。胶膜厂商以EVA及POE树脂为主要原料，通过添加适当的助剂（交联剂、光稳定剂、抗老化剂等），利用设备流延挤出成型，制得薄膜成品供下游组件厂封装时使用。 图1：光伏胶膜产业链示意图 资料来源：招商银行研究院 2.整体需求随光伏高景气上行，技术迭代引结构变化 2.1光伏新增装机持续高速增长，预计2025年封装胶膜需求将超过50亿平米 加快推广以太阳能光伏发电为代表的可再生能源是全球实现2050年净零排放的关键技术手段。近年来，全球光伏行业维持高速发展态势。2022年全球光伏新增装机量约230GW，同比增长35%。其中，国内新增装机87.4GW，同比增长59%。展望来看，在度电成本持续下降以及各国纷纷上调可再生能源装机规划目标的背景下，全球光伏市场的发展前景长期向好。中国光伏行业协会（CPIA）预计，2025年全球光伏新增装机预计将达到324~386GW，2030年则有望提升至436~516GW。 图2：全球光伏新增装机量预测（单位：GW） 资料来源：CPIA，招商银行研究院 不过近期硅料产能过剩导致组件成本下行，光伏发电的经济性进一步凸显，我们认为未来3年需求有望超预期增长。而且从历史数据来看，CPIA对2025年的新增装机预测数据也基本呈现逐年调增的情况。考虑到硅料过剩趋势仍将持续，我们判断2025年全球光伏实际新增装机规模有望达到450~500GW。作为光伏组件的必备辅材，封装胶膜需求量也将伴随装机量提升而同步增长。若按照容配比1:1.2估算组件出货量、每1GW组件胶膜用量为1000万平米的比例进行换算，则光伏胶膜需求量将从2022年的27.6亿平米增至2025年的54~60亿平米，未来3年年均复合增速在25%~30%之间。 图3：光伏组件价格变化趋势（单位：元/W）%图4：CPIA对2025年全球光伏新增装机预测变化 资料来源：PVInfoLink，招商银行研究院资料来源：CPIA，招商银行研究院 2.2N型及双面趋势推动封装材料升级，短期内共挤EPE胶膜或成折中之选 电池技术升级是提高光伏组件转换效率的关键。现阶段传统P型PERC电池的量产效率已基本接近理论极限，未来提升空间有限。以TOPCon、HJT为代表的N型电池具有更高的转换效率潜力、更低的光衰减率和温度系数，已成为下一代电池技术的主流发展方向。其中，TOPCon技术路线已步入大规模量产阶段。2022年下半年，随着TOPCon电池产能陆续释放，N型电池合计市场占比已提升至9.1%（其中TOPCon市场占比为8.6%），同比大幅增长6个百分点。在主流组件厂的持续推动下，未来几年光伏行业有望迎来N型时代。根据CPIA预测，到2025年N型电池的合计市场占比将接近60%。 N型电池放量的同时，双面组件也成为下阶段的确定性趋势。相比于单面组件，双面组件的背面采用透明材料（玻璃或透明背板）替代传统背板，能够利用背面接收的反射光进行发电，有着更高的发电效率。目前双面组件的发电增益和经济性已受到下游应用市场的广泛认可，2022年双面组件市占率已达到40.4%。对于双面率更高的N型电池，双面组件则是封装方案的主流之选。随着N型电池渗透率的提升，CPIA预计2024年双面组件份额将超过单面组件，2030年市占率有望达到60%以上。 图5：不同电池技术路线市占率变化趋势预测图6：单/双面组件市场占有率变化趋势预测 资料来源：CPIA，招商银行研究院资料来源：CPIA，招商银行研究院 光伏组件的技术变革同样推动着封装材料的产品升级。EVA胶膜与PERC电池适配性较好、成本较低，一直是主流的胶膜材料。PERC组件通常采用透明EVA胶膜进行封装。为了提高组件效率，近年来下层封装已普遍升级为光反射率更高的白色增效EVA胶膜。不过EVA胶膜透水率较高，在高水汽环境下容易水解产生醋酸根，造成组件发黄和PID现象，难以满足N型组件的性能要求。这是由于TOPCon电池片正面栅线使用了银铝浆，在高水汽环境下容易被老化腐蚀导致组件效率降低。因此，高水汽阻隔率、抗PID性能优势明显的POE胶膜是N型组件封装材料的首选。 表1：EVA、POE胶膜的性能对比 材料 水汽透过率 （g/m2·day） 体积电阻率 （Ω·m） 优势 劣势 EVA 5-34 1014-1015 （1）与光伏玻璃、背板的粘结性好；（2）熔融流动性好，封装性能优越；（3）透光率高；（4）技术成熟，成本较低 透水率高，在高水汽环境下容易水解产生醋酸根，并与玻璃表面析出的碱反应产生钠离子。钠离子富集到减发射层导致组件PID现象，造成组件功率衰减 POE 0.89-3.30 1016-1017 分子链中无可水解的酯键，结构稳定，老化速度较慢，老化过程中不会因为水解反应产生酸性物质，具有优秀的水汽阻隔性、耐候性、光透过率及粘接性 （1）助剂易在胶膜表面析出（2）加工时容易打滑发生层压偏移（3）树脂原料供给受限、成本高 资料来源：《光伏组件封装胶膜的种类及交联度的研究》，招商银行研究院 过去限制POE胶膜在光伏组件中广泛应用的因素主要有两点。首先，POE胶膜的加工难度比EVA大，过程中容易出现助剂析出、层压偏移等问题导致不良率高。不过随着材料配方、核心设备和层压工艺的持续改良，各