(报告出品方/作者:东亚前海证券,郑倩怡)
1.概述:光伏组件封装胶膜、市占率稳步提升1.1.封装材料之一、综合性能优异
封装胶膜具有延长组件使用寿命和提升组件发电效率的作用,是光伏组件的核心组成材料之一。光伏组件的组成材料包括电池片、封装胶膜、玻璃、背板和边框。其中封装胶膜可保护太阳能电池片,进而延长光伏组件的使用寿命。根据海优新材招股说明书,封装胶膜需要保证光伏组件使用寿命达25年。同时封装胶膜需要使得阳光能最大限度的到达电池片,进而提升光伏组件的发电效率。
光伏封装胶膜主要包含四大类,其中POE胶膜具备高阻水和高抗PID性能。目前市场上主流的封装胶膜包括透明EVA胶膜、白色EVA胶膜、POE胶膜和EPE胶膜:目前透明EVA胶膜使用较广。透明EVA胶膜发展最早,技术工艺已成熟,是目前市场上使用较广泛的材料,主要用于光伏组件双面封装或者正面封装。透明EVA胶膜与玻璃和背板的粘结性好,具有高透光率、高抗紫外湿热黄变性、抗蜗牛纹等特性。白色EVA胶膜可提高组件发电效率。白色EVA胶膜通过在透明EVA胶膜的基础上添加白色调料进行预处理制备而成,能够有效地提升太阳光线的反射率,减少光线折损率,使得太阳能电池可利用被反射的光线进行发电,进而提升了光伏组件的发电效率。根据海优新材招股说明书数据,在普通的60片电池单玻组件中,使用白色增效EVA胶膜可增益功率1-3W;在双玻组件的下层封装中,采用白色增效EVA胶膜替换透明EVA胶膜,可使每块光伏组件的功率增益7-10W。目前白色EVA胶膜主要用于光伏组件背面封装。
POE胶膜兼具高水汽阻隔和高抗PID性能。相较于EVA胶膜,POE胶膜在耐老化性、低水汽透过率以及抗PID方面地表现更优异,根据孙泽洋等在《EVA与POE在双玻组件的使用探讨》一文中分析,POE胶膜的水汽透过率仅为EVA胶膜的1/8左右,且POE胶膜具有稳定的分子结构,在老化的过程中不会分解以及产生酸性物质,因此其具备优异的抗老化性能,适用于双玻组件或N型组件封装。但目前POE胶膜具有抗滑性、组件生产效率较低等缺点。EPE胶膜兼顾了POE胶膜和EVA胶膜的优良性能。EPE胶膜又称共挤型POE胶膜,是采用共挤工艺将POE树脂和EVA树脂挤出制备而成。EPE胶膜既具有POE胶膜的高水汽阻隔性能和高抗PID性能,又具有EVA材料良好的工艺匹配性,主要用于双玻组件或N型组件封装。
1.2.技术迭代驱动、适配高效组件
降本增效带动光伏电池片技术迭代,进而带动胶膜需求转换。根据CPIA数据,目前市场上主流电池片技术为PERC技术,年我国PERC电池片市占率达91.2%。年PERCp型单晶电池平均转换效率达23.1%,已逐渐接近其理论上限值24.5%。同时光伏平价上网带动光伏组件降本增效的趋势日益显著,市场对高效产品的需求越来越旺盛,推动光伏电池片更新迭代。根据CPIA数据,年TOPCon、异质结电池及IBC电池的平均转换效率达24%、24.2%、24.1%,未来随着N型电池片技术生产成本的降低以及产品良率提升,N型电池片有望成为未来电池技术的主要发展方向之一。N型电池薄片化后,对酸碱度及表面应力更加的敏感,因此对封装胶膜提出了更高的要求。相较于EVA胶膜,POE胶膜在阻水、抗PID性能、不会产生醋酸等方面表现更优良,更适配N型电池片。近年来高效光伏双面组件市占率稳步提升。双面组件是指将光伏电池片不透光的背电极转换成透光的栅线,同时采用一定的掺杂手段将背部制成PN结,进而使得正面和背面均能发电。双面组件通常采用玻璃+玻璃的形式封装,即双玻组件。相较于单面组件,双玻组件具备生命周期更长、发电效率高、火灾隐患较低等优势,根据广东威阳科技有限公司官微数据,双玻组件的发电量相较于单面组件提升了8%。近年来,我国双面组件的市占率从年的14%提升至年的37.4%,提升23.4pct。CPIA预计到年我国单面组件与双面组件市占率基本相当。
双玻组件渗透率提升带动POE胶膜和共挤型POE胶膜市占率上行。目前双玻组件通常采用POE胶膜。近年来,随着双玻组件市占率提升,POE胶膜和共挤型POE胶膜合计市占率也稳步上行,从年的9.3%上升至年的25.5%,提升16.2pct。未来随着双玻组件市场占比的提升,POE胶膜和共挤型POE胶膜市占率有望进一步上行。
此外,POE胶膜更适配TOPCon电池。一方面,TOPCon电池片正面银浆含有铝成分,进而对水汽更为敏感,需要胶膜具备更强的防水性能。另一方面,EVA胶膜遇水后会分解产生醋酸,醋酸与玻璃发生反应后会腐蚀电池栅线,进而导致组件性能衰减。而POE胶膜遇水不会分解产生醋酸,且其水汽透过率低,可以有效地降低PID效应,进而提高电池组件地使用寿命和发电效率。因此,POE胶膜更适配TOPCon等高效电池。
2.POE胶膜:入局企业增多、行业景气上行2.1.供给:行业集中度高、企业加码布局
我国光伏胶膜行业集中度较高。年我国光伏胶膜行业市占率排名前四的企业分别为福斯特、斯威克、海优新材和赛伍技术,市占率合计达86%。其中福斯特市占率最高,达50%,其次为斯威克和海优新材,市占率分别为18%和13%。
EVA胶膜和POE胶膜生产工艺流程相似,主要在于配方的不同。EVA胶膜和POE胶膜生产工艺流程均包括造粒、搅拌混和、挤出、切边收卷等。光伏胶膜的制造属于配方型工艺,既通过调整配方以及部分生产流程可以推动胶膜产品升级,因此光伏胶膜行业属于轻资产行业,EVA胶膜企业在拥有POE胶膜配方后能够较为快速的切入POE胶膜行业。
国内企业积极布局POE胶膜产能。相较于EVA胶膜,POE胶膜起步较晚,产能规模较小。随着光伏电池片升级带动POE胶膜需求提升,国内企业开始加码布局POE胶膜产能。目前国内布局POE胶膜可计算产能合计达36.12亿平方米/年,其中产能规划超1亿平方米/年的企业包括福斯特、海优新材、赛伍技术、明冠新材和江西纬科等。福斯特年产2亿平方米POE胶膜项目(一期)已在年底达预定可使用状态,明冠新材年产1.2亿平方米光伏组件封装用POE胶膜扩建项目预计于年12月达到预定可使用状态。
2.2.需求:终端需求高增、带动景气上行
“双碳”背景下,我国光伏组件产量持续提升。根据iFinD数据,在“双碳”背景下,我国光伏新增装机容量快速增长,从年的26.52GW增长至年的54.93GW,年均复合增长率达43.92%;年1-11月我国光伏新增装机容量创历史新高,达65.71GW,同比增长88.66%。光伏新增装机容量持续提升带动光伏组件产量稳步增长。我国光伏组件产量从年的75GW增长至年的GW,年均复合增长率达24.81%。
光伏组件产量持续增长带动光伏胶膜需求上行。根据斯福特公司公告数据,1GW光伏组件约对应万平方米的光伏胶膜。根据上述CPIA公布的光伏组件数据进行测算,得出-年我国光伏胶膜需求量。-年我国光伏胶膜需求量从7.5亿平方米增长至年的18.20亿平方米。根据CPIA数据,年我国POE胶膜和共挤型EPE胶膜市场率合计为23.1%,以此测算得出年我国POE胶膜和共挤型EPE胶膜需求量为4.20亿平方米。未来随着双面组件及TOPCon电池渗透率提升,叠加光伏累计装机容量的持续提升,有望带动POE胶膜需求持续上行,行业前景可期。
3.POE粒子:胶膜核心原料、国产替代空间大3.1.性能优异、应用广泛
兼具橡胶和弹性性能,属于高端聚烯烃产品。POE全称为聚烯烃弹性体,是乙烯和α-烯烃(如1-丁烯、1-己烯或1-辛烯)无规共聚得到的弹性体。由于其特殊的分子结构,POE既可以在常温下呈现出橡胶的高弹性,又能在达到一定温度时发生塑性流动。因此,POE兼具塑料和橡胶的双重优势。此外,POE具有优异的耐候性、耐臭氧和抗紫外光老化性能等。光伏胶膜是POE应用领域之一。POE位于产业链中游,其上游主要核心原材料包括α-烯烃和茂金属催化剂。POE下游应用领域广泛,其直接改性PP材料后,可应用于汽车零配件、家电外壳和口罩领域;直接改性PE材料后,可应用于防水卷材和管材领域;与PA、PT共混,可应用于建筑、机械、电子、汽车和日用品领域;EVA共混POE发泡,可应用于运动鞋中底;作为单一材料使用,可应用于光伏封装胶膜领域,根据华夏能源网数据,粒子成本在光伏胶膜的生产总成本中占比超80%,是生产光伏胶膜的核心原料。
年光伏反超汽车,成为我国POE最大的消费领域。全球POE消费结构与我国POE消费结构有着较大的区别,全球来看,年全球POE消费中,51%应用于TPO终端,29%应用于聚合物改性,10%应用于电线电缆,剩余10%应用于其他。国内来看,年光伏领域占国内POE消费比例的40%,汽车市场占比为26%。根据华经产业研究院数据,年光伏领域反超汽车领域,成为我国最大的POE消费市场。
3.2.海外龙头主导、我国依赖进口
POE现有产能主要集中于国外少数企业。全球POE主要生产商包括陶氏化学、埃克森美孚公司、三井化学公司、SABIC、韩国LG和北欧化工有限公司等。年全球POE产能上限合计约为万吨,根据华经产业研究院数据,POE生产装置通常与茂金属LLDPE等溶液聚乙烯产品共线,因此并非全部装置专产POE。其中陶氏化学POE产能居世界首位,最大达到76万吨/年。其次是韩国LG,POE产能约为28万吨/年。
目前我国POE依赖于进口。-年,我国POE进口量从22.22万吨增长至63.99万吨,年均复合增长率为29.95%;年1-7月,我国POE进口量为37.88万吨。陶氏化学和埃克森美孚为我国最主要的POE进口来源企业,-年在所有我国POE进口来源企业中合计占比持续位于50%以上,H1占比为49.6%。
胶膜对原料POE粒子需求增长带动其进口单价上行。-年POE进口单价维持在-美元/吨之间。年以来,POE粒子进口单价大幅上涨,从年的.75美元/吨上涨至年1-7月的.19美元/吨,涨幅达75.97%。POE粒子进口单价大幅上涨主要系POE胶膜需求提升带动POE粒子需求增长,叠加POE粒子属于生产技术壁垒较高的产品,市场由海外龙头垄断,使得光伏级POE粒子供给偏紧所致。
3.3.三大生产壁垒、进入门槛高
POE国产化面临三大壁垒。目前国内POE工业化生产面临的技术壁垒包括高碳α-烯烃生产技术、茂金属催化剂生产技术以及溶液聚合技术:高碳α-烯烃技术壁垒高,我国依赖于进口。α-烯种类众多,碳数分布范围广泛,包括C4-C40,对应着不同的应用领域。其中C6-C8主要应用于POE和低分子量脂肪酸领域。高碳α-烯烃指碳数大于等于6的α-烯烃,目前广泛应用的主要包括1-己烯、1-辛烯等。根据华经产业院数据,高碳α-烯烃生产难度大、壁垒高,面临海外企业的技术封锁,我国高碳α-烯烃依赖进口。
国产茂金属催化剂尚未形成规模经济。茂金属催化剂通常是由茂金属化合物和助催化剂组成的催化体系,具有活性中心单一性的特点。根据亚太橡塑展