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光伏胶膜核心材料:POE粒子,用时方恨少

 rwm1110 2023-12-31 发布于新疆
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作者/星空下的夹心糖
编辑/菠菜的星空
排版/星空下的韭菜

光伏组件要想续命,就看胶膜用得好不好。而这光伏胶膜的核心材料,就是这个鲜有人知的——POE粒子。

POE粒子是乙烯高碳α-烯烃共聚的产物,和PE(聚乙烯)“本是同根生”。一般来讲,α-烯烃含量小于20%时是PE,而大于20%时则是POE。PE行业全球有1.4亿吨,而POE产能仅为百万吨级,是一款相对小众的材料。

不过,POE材料却是光伏胶膜的关键材料,在双玻组件和N型电池渗透率提升的大背景下,POE材料越发重要。而在中国,POE甚至还是一种卡脖子的产品,纵然中国拥有3000万吨PE产能,却依然无法实现POE粒子的国产替代。今天,在失衡的供需格局下,POE粒子的价格一路水涨船高,我们只能眼见得白花花的银子流走却无能为力。

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POE价格走势

资料来源:中金公司研报

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01

从汽车走向光伏

POE材料具有结晶相和非晶相穿插的微相结构,其中结晶相赋予了材料刚性,非晶相赋予了材料柔性。这种特殊结构赋予了POE更强的机械强度、更强的耐候性耐老化性能,因此广泛应用于光伏汽车建筑线缆等领域。

在2021年之前,汽车行业一直是我国POE材料的第一大应用领域。在汽车领域,POE主要用于对车用塑料进行增韧改性,需求稳定但增速缓慢。2021年,我国光伏领域反超汽车市场,一跃成为POE材料最大的单一市场

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2021年我国POE材料应用领域

资料来源:华经产业研究院

POE材料主要用于光伏胶膜。胶膜是一种重要的光伏组件,起到封装保护的作用。光伏胶膜仅占光伏组件成本的4-8%,但意义重大。光伏组件常年暴露于恶劣的环境中,如果机械强度不足,一旦电池组件的胶膜、背板开始黄变、龟裂,电池易失效报废。而电池的运营寿命一般在25年以上,光伏组件的封装过程具有不可逆性,因此对光伏胶膜的耐候性和耐老化性亦有较高要求。POE材料完美符合了光伏胶膜的需求。

02

 N型电池和双玻组件的燎原之火

光伏胶膜的材料主要是EVA和POE。EVA胶膜是PERC时代的成熟技术,被广泛应用于PERC电池组件的封装。然而,随着N型电池组件和双玻组件份额的提升,现有的EVA材料越来越不能满足要求。

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N型电池渗透率预测

资料来源:PV InfoLink、国泰君安研报

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双玻组件渗透率预测

资料来源:中国光伏业协会、国泰君安研报

N型电池组件的PID(电势诱导衰减)效应更明显,且对水汽更为敏感,对胶膜阻水性要求更高。对于双玻组件而言,由于EVA材料电池组件的腐蚀隐患功率衰减较高,POE材料是更好的选择。POE胶膜相比EVA胶膜具有抗PID性能强、水汽隔绝率高、体积电阻率高等明显优势。

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各类胶膜优缺点及适用范围

资料来源:民生证券研报

根据中国光伏业协会的数据,2022年单玻组件封装材料仍以EVA胶膜为主,约占41.9%的市场份额,POE胶膜和共挤型EPE胶膜合计市场占比提升至34.9%,随着未来N型电池组件及双玻组件市场占比的提升,其市场占比将进一步增大。根据国泰君安证券的预测,2023-2025年全球光伏领域对POE粒子的需求量为44.4/ 62.0/ 76.4万吨,年均复合增速高达19.83%

03

同时方恨少

全球POE总产能近200万吨(实际产能可能低于此数),由海外企业完全垄断。目前主要的生产厂家有陶氏化学日本三井、埃克森美孚、韩国LG、SSNC(SABIC和SK合资企业)、北欧化工等。这些企业大多在POE领域有着长时间的技术积累,例如,陶氏化学早在1993年就研发出POE材料并推向市场,并形成了完善的产品体系和工艺包。

中国POE材料的研发则相对较晚。早期,POE还没有体现出在光伏领域的应用价值,市场空间很小且增速缓慢,价格又不贵,国内企业没有动力去研发突破。待到光伏行业需求起来以后,POE的短板开始体现出来。2017年至今POE的进口量稳步增长。2022年,我国POE材料进口量达69.2万吨,约占全球POE总产量的一半。为此,我们每年支付了百亿元给海外寡头们。

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POE进口量

资料来源:海关总署、中金公司研报

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