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光伏膠膜核心材料:POE粒子,用時方恨少

作者/星空下的夾心糖
編輯/菠菜的星空
排版/星空下的韭菜
光伏組件要想續(xù)命,就看膠膜用得好不好。而這光伏膠膜的核心材料,就是這個鮮有人知的——POE粒子。
POE粒子是乙烯與高碳α-烯烴共聚的產(chǎn)物,和PE(聚乙烯)“本是同根生”。一般來講,α-烯烴含量小于20%時是PE,而大于20%時則是POE。PE行業(yè)全球有1.4億噸,而POE產(chǎn)能僅為百萬噸級,是一款相對小眾的材料。
不過,POE材料卻是光伏膠膜的關(guān)鍵材料,在雙玻組件和N型電池滲透率提升的大背景下,POE材料越發(fā)重要。而在中國,POE甚至還是一種卡脖子的產(chǎn)品,縱然中國擁有3000萬噸PE產(chǎn)能,卻依然無法實現(xiàn)POE粒子的國產(chǎn)替代。今天,在失衡的供需格局下,POE粒子的價格一路水漲船高,我們只能眼見得白花花的銀子流走卻無能為力。

POE價格走勢 資料來源:中金公司研報
一、從汽車走向光伏
POE材料具有結(jié)晶相和非晶相穿插的微相結(jié)構(gòu),其中結(jié)晶相賦予了材料剛性,非晶相賦予了材料柔性。這種特殊結(jié)構(gòu)賦予了POE更強的機械強度、更強的耐候性和耐老化性能,因此廣泛應(yīng)用于光伏、汽車、建筑、線纜等領(lǐng)域。
在2021年之前,汽車行業(yè)一直是我國POE材料的第一大應(yīng)用領(lǐng)域。在汽車領(lǐng)域,POE主要用于對車用塑料進行增韌改性,需求穩(wěn)定但增速緩慢。2021年,我國光伏領(lǐng)域反超汽車市場,一躍成為POE材料最大的單一市場。

2021年我國POE材料應(yīng)用領(lǐng)域 資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院
POE材料主要用于光伏膠膜。膠膜是一種重要的光伏組件,起到封裝和保護的作用。光伏膠膜僅占光伏組件成本的4-8%,但意義重大。光伏組件常年暴露于惡劣的環(huán)境中,如果機械強度不足,一旦電池組件的膠膜、背板開始黃變、龜裂,電池易失效報廢。而電池的運營壽命一般在25年以上,光伏組件的封裝過程具有不可逆性,因此對光伏膠膜的耐候性和耐老化性亦有較高要求。POE材料完美符合了光伏膠膜的需求。
二、N型電池和雙玻組件的燎原之火
光伏膠膜的材料主要是EVA和POE。EVA膠膜是PERC時代的成熟技術(shù),被廣泛應(yīng)用于PERC電池組件的封裝。然而,隨著N型電池組件和雙玻組件份額的提升,現(xiàn)有的EVA材料越來越不能滿足要求。

N型電池滲透率預測 資料來源:PV InfoLink、國泰君安研報

雙玻組件滲透率預測 資料來源:中國光伏業(yè)協(xié)會、國泰君安研報
N型電池組件的PID(電勢誘導衰減)效應(yīng)更明顯,且對水汽更為敏感,對膠膜阻水性要求更高。對于雙玻組件而言,由于EVA材料電池組件的腐蝕隱患和功率衰減較高,POE材料是更好的選擇。POE膠膜相比EVA膠膜具有抗PID性能強、水汽隔絕率高、體積電阻率高等明顯優(yōu)勢。

各類膠膜優(yōu)缺點及適用范圍 資料來源:民生證券研報
根據(jù)中國光伏業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),2022年單玻組件封裝材料仍以EVA膠膜為主,約占41.9%的市場份額,POE膠膜和共擠型EPE膠膜合計市場占比提升至34.9%,隨著未來N型電池組件及雙玻組件市場占比的提升,其市場占比將進一步增大。根據(jù)國泰君安證券的預測,2023-2025年全球光伏領(lǐng)域?qū)OE粒子的需求量為44.4/ 62.0/ 76.4萬噸,年均復合增速高達19.83%。
三、同時方恨少
全球POE總產(chǎn)能近200萬噸(實際產(chǎn)能可能低于此數(shù)),由海外企業(yè)完全壟斷。目前主要的生產(chǎn)廠家有陶氏化學、日本三井、??松梨?、韓國LG、SSNC(SABIC和SK合資企業(yè))、北歐化工等。這些企業(yè)大多在POE領(lǐng)域有著長時間的技術(shù)積累,例如,陶氏化學早在1993年就研發(fā)出POE材料并推向市場,并形成了完善的產(chǎn)品體系和工藝包。
中國POE材料的研發(fā)則相對較晚。早期,POE還沒有體現(xiàn)出在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用價值,市場空間很小且增速緩慢,價格又不貴,國內(nèi)企業(yè)沒有動力去研發(fā)突破。待到光伏行業(yè)需求起來以后,POE的短板開始體現(xiàn)出來。2017年至今POE的進口量穩(wěn)步增長。2022年,我國POE材料進口量達69.2萬噸,約占全球POE總產(chǎn)量的一半。為此,我們每年支付了百億元給海外寡頭們。

POE進口量 資料來源:海關(guān)總署、中金公司研報
破局者們正在不斷涌現(xiàn)。從2021年起,萬華化學(600309)、東方盛虹(000301)、衛(wèi)星化學(002648)、惠生新材料等一眾公司紛紛宣布進軍POE粒子,規(guī)劃總產(chǎn)能有200萬噸之巨。其中,萬華化學、東方盛虹、衛(wèi)星石化、京博石化等公司已經(jīng)完成中試。

國內(nèi)POE規(guī)劃產(chǎn)能情況 資料來源:中金公司研報
但目前為止,國內(nèi)依然沒有實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn),項目投產(chǎn)大多在2024年甚至更晚以后,且能否用于光伏尚未可知,國產(chǎn)化進程依然任重而道遠。催化劑是POE粒子的核心,普通催化劑可以借鑒過期的專利,但光伏用POE粒子性能要求高,特別是透明度、純度、力學和電學性能,因此催化劑的研發(fā)非常困難。另外,光伏POE粒子市場還在成長期,各家廠商均在獨立研發(fā),沒有對外授權(quán)和對外轉(zhuǎn)讓,工藝包的獲取較為困難,一切只能摸著石頭過河。光伏用POE粒子的認證周期也較長,LG、三井等等POE巨頭也是在光伏市場已經(jīng)需求比較明確之后,又花了 2-3 年的時間才開發(fā)并驗證了相應(yīng)的光伏規(guī)格產(chǎn)品。對于后人而言,前人走過的彎路或許一步也不能少。
然而,和其他卡脖子材料(如光刻膠)相比,POE粒子的技術(shù)壁壘還是相對低一些的。中國化工體系成熟,擁有一大批研發(fā)能力很強的龍頭企業(yè),相信POE粒子的國產(chǎn)化只是時間問題。隨著越來越多的產(chǎn)能投產(chǎn),預計2026年以后POE行業(yè)將成為紅海,并徹底實現(xiàn)國產(chǎn)替代(甚至還會出口),價格會持續(xù)下降,利潤會重新分配給產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)。
不過,在實現(xiàn)這些之前,我們已經(jīng)支付了昂貴的學費——每年100億元。
注:本文不構(gòu)成任何投資建議。股市有風險,入市需謹慎。沒有買賣就沒有傷害。
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