透明 EVA 膠膜具有良好的封裝性能、透光率、交聯(lián)度,隨著光伏組件對(duì)封裝要求的多元化及光伏膠膜產(chǎn)品的豐富與迭代,透明 EVA 膠膜的市場(chǎng)份額有所下降,但是在可預(yù)見的一段時(shí)間內(nèi)仍是應(yīng)用最為廣泛的膠膜產(chǎn)品。白色 EVA 膠膜是透明 EVA 膠膜通過添加白色填料預(yù)處理后生產(chǎn)而成,其主要用于組件的背面封裝,可有效提升光線反射率,使太陽能電池可利用被反射的光線進(jìn)行發(fā)電,從而提高組件的發(fā)電效率。
POE 膠膜是繼 EVA 膠膜之后發(fā)展的光伏封裝材料,具有良好的電氣絕緣性、水汽阻隔性和抗 PID 效應(yīng)性能,同時(shí)兼具高彈度、高強(qiáng)度、耐低溫等良好的物理機(jī)械性能,且不會(huì)分解產(chǎn)生具有腐蝕作用的酸性物質(zhì),主要用于雙面雙玻組件、N 型組件、疊瓦組件等封裝要求較高的組件封裝。與 EVA 膠膜相比,POE膠膜的配方與助劑體系技術(shù)難度更高,同時(shí)需解決 POE 膠膜在組件層壓時(shí)產(chǎn)生的打滑、氣泡等工藝適配問題,對(duì)制造廠商的技術(shù)能力提出了更高要求。EPE 膠膜是由 POE 樹脂和 EVA 樹脂通過共擠工藝制成的多層膠膜,通常由兩層 EVA 與一層 POE 構(gòu)成。EPE 膠膜是性能與成本上的折中產(chǎn)品,在一定程度上兼顧了 POE 膠膜的良好性能以及 EVA 膠膜的成本優(yōu)勢(shì)。在短期內(nèi) POE樹脂供應(yīng)受限的情況下,EPE 膠膜將占有部分市場(chǎng)空間。
(3)緩解 PID 效應(yīng)是光伏膠膜產(chǎn)品發(fā)展的重要方向
光伏發(fā)電的基本原理是當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體 P-N 結(jié)上,形成新的空穴-電子對(duì),在 P-N 結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下,空穴由 N 區(qū)流向 P 區(qū),電子由 P 區(qū)流向 N 區(qū),接通電路后就形成電流。
N 型電池因其材料與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相比于 P 型電池需使用更多銀漿,根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2022 年 P 型電池正面及背面銀漿消耗量約 91mg/片,N 型TOPCon 電池雙面銀(鋁)漿平均消耗量約 115mg/片,HJT 雙面低溫銀漿消耗量約 127mg/片。為降低柵線成本,除多主柵技術(shù)外,N 型電池柵線技術(shù)發(fā)展方向還包括柵線材料的改變,TOPCon 電池使用加入鋁成分的銀(鋁)漿,HJT電池正在發(fā)展銀包銅、電鍍銅等技術(shù)。
光伏膠膜的主要原材料系光伏級(jí) EVA 樹脂與 POE 樹脂。2017 年前,光伏級(jí) EVA 樹脂與 POE 樹脂均主要依賴進(jìn)口。EVA 樹脂是光伏膠膜的傳統(tǒng)主流原材料,其國產(chǎn)化進(jìn)程相對(duì)較快,2017 年起,斯?fàn)柊钍⒙?lián)泓新科、寧波臺(tái)塑等國產(chǎn)樹脂供應(yīng)商快速崛起,陸續(xù)產(chǎn)出光伏級(jí) EVA 樹脂,2021 年下半年起,隨著浙石化、中化泉州、榆林能化等國產(chǎn)樹脂供應(yīng)商加入光伏級(jí) EVA 的生產(chǎn),EVA 國產(chǎn)化率已基本達(dá)到 60%左右,形成了穩(wěn)定的國產(chǎn)產(chǎn)能供應(yīng)。
POE 樹脂與 EVA 樹脂的主要原材料均包含乙烯,在原材料成本上無顯著差異,POE 樹脂的主要制備工藝為催化劑溶液聚合,生產(chǎn)工藝中的壓力、溫度較低,生產(chǎn)成本理論上不高于 EVA 樹脂的高溫高壓聚合工藝。POE 樹脂生產(chǎn)的技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)為茂金屬催化劑和高碳 α-烯烴。
根據(jù)原材料和電池制備技術(shù)的不同,光伏電池可分為 P 型電池和 N 型電池,N 型電池主要包括 TOPCon、HJT(異質(zhì)結(jié))等。目前市場(chǎng)上主流的 PERC 電池光電轉(zhuǎn)化效率已實(shí)現(xiàn) 23.2%,理論極限效率為 24.5%。與 P 型電池相比,N 型電池?fù)碛修D(zhuǎn)換效率高、溫度系數(shù)低、光衰減系數(shù)低、弱光響應(yīng)等綜合優(yōu)勢(shì),其中HJT 和 TOPCon 電池的理論極限效率分布達(dá)到 27.5%和 28.7%,在系統(tǒng)成本與全周期發(fā)電量上具有明顯優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù),2022 年光伏電池仍以 PERC 為主,但隨著N 型電池產(chǎn)能陸續(xù)釋放,PERC 電池市場(chǎng)占比下降至 88%,N 型電池市場(chǎng)占比達(dá)到約 9.1%。目前 PERC 電池技術(shù)已經(jīng)逼近理論極限效率,隨著電池片技術(shù)快速發(fā)展,預(yù)計(jì) 2030 年 N 型電池市場(chǎng)占比將超過 70%。
N 型 TOPCon 電池發(fā)揮主要發(fā)電功能的正面具有帶負(fù)電的鈍化層,因此對(duì)電荷與陽離子聚集更加敏感,需要封裝材料具有更強(qiáng)的抗 PID 性能。此外,為降低成本,N 型 TOPCon 電池柵線應(yīng)用了銀鋁漿,較傳統(tǒng)銀漿更容易被腐蝕,對(duì)膠膜保護(hù)性能的要求更高。此外,N 型電池的年衰減更低、使用壽命較長(zhǎng),需要膠膜具有更好的耐老化性能。POE 膠膜具有優(yōu)異的水汽阻隔性能和電氣絕緣性能,契合了 N 型電池更高的封裝性能要求,有望占據(jù)更多市場(chǎng)份額。
光伏電池 N 型化、光伏組件雙面雙?;凸夥l(fā)電應(yīng)用多元化的發(fā)展趨勢(shì)將對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)格局帶來影響,其中較高的封裝保護(hù)要求將直接影響組件膠膜市場(chǎng)份額的變化,使 POE 等高性能膠膜產(chǎn)品的滲透率進(jìn)一步提升。
4、行業(yè)發(fā)展的阻礙因素
(1)主要原材料尚未完全國產(chǎn)化、供求相對(duì)緊張
光伏封裝膠膜的主要原材料為 EVA 樹脂和 POE 樹脂,其中 EVA 樹脂雖已逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,但國內(nèi)產(chǎn)能尚不能滿足需求,仍需要大量進(jìn)口;而光伏級(jí)POE 樹脂供應(yīng)則由三井化學(xué)、LG 化學(xué)、陶氏化學(xué)等外資廠商壟斷,國內(nèi)廠商尚處于中試階段,尚未大批量生產(chǎn)。
EVA 樹脂與 POE 樹脂的生產(chǎn)均屬于石油化工行業(yè),產(chǎn)能建設(shè)周期較長(zhǎng),而光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)封裝膠膜材料的需求持續(xù)增長(zhǎng),供給與需求相對(duì)緊張,處于不平衡狀態(tài)。原材料的供求相對(duì)緊張與不平衡,導(dǎo)致近年 EVA 樹脂與 POE 樹脂市場(chǎng)價(jià)格的大幅波動(dòng),增大了光伏膠膜企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。此外,因 POE 樹脂尚未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,供應(yīng)量相對(duì)有限且原材料成本較高,限制了具有出色性能的 POE 膠膜在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。