光伏胶膜重要材料、EVA/POE全产业链介绍

1.光伏胶膜种类及对比

中国光伏产业起步早，发展程度高，在产业链多个环节均有较高的产能比重，现已成为全球光伏产业发展的推动者和引领者，尤其是光伏胶膜行业在经历行业洗牌后，国外企业已基本退出市场，根据福斯特年报数据，企业光伏胶膜生产成本中，约90%为直接原料成本。

EVA/POE作为光伏胶膜的核心原料，国产化程度偏低。截止2021年，中国EVA产能合计177.2万吨，占全球的27%；而POE/POP全球产能超过100万吨，由于聚合工艺、茂金属催化剂、a-烯烃等多个环节存在较高的技术壁垒，POE产能主要集中在陶氏、三井、LG等几家公司手中，中国当前仍未实现POE大规模工业化应用

目前市场上的光伏胶膜主要有4种：透明EVA胶膜、白色EVA胶膜、POE胶膜、共挤型EPE胶膜。透明EVA胶膜因价格优势、加工性能优势成为当前市场主流封装材料，占比约为52%；白色胶膜EVA是在EVA树脂中加入一定量的钛白粉等白色填料，以提高二次光线的反射率，主要用于单玻、双玻组件的背面封装，使用白色EVA替代透明EVA时，双玻组件功率增益可达7-10W，单玻组件功率增益1-3W。

图1  不同封装材料市场占比（%）

POE胶膜由于其独特的抗PID性能，同时其电阻率高、不易水解，是双玻组件的主流封装原料；EPE胶膜通过共挤工艺将EVA与POE树脂挤出制造，兼具EVA良好的加工性能与POE良好的抗PID性能、耐水汽性能。根据CPIA的预测，未来几年，透明EVA及白色EVA胶膜市场比重下滑，EPE胶膜市场份额将明显提高。

2.EVA市场现状及展望

EVA处于化工产业链偏中下游位置，直接原料为乙烯和醋酸乙烯，随着EVA产能的快速扩张，对乙烯法醋酸乙烯需求大幅增长，而乙烯法醋酸乙烯在近5年未有有效扩能，供需矛盾日渐突出。

图2  EVA上下游产业链

EVA有4种生产工艺：溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和高压本体连续聚合法。当前工业化生产均为高压本体连续聚合法，其可分为管式法或釜式法。巴塞尔的管式技术和ExxonMobil的釜式技术是当前生产光伏料的主流，相对而言巴塞尔管式法由于配备脉冲阀，反应过程中可以冲刷反应器内壁，减轻聚合物粘结，减少晶点的形成，可以持续、高比例的产出光伏料。而釜式法由于未配备脉冲阀，在超高压状态下，EVA溶于乙烯和VA，并在管壁上遇冷析出，造成粘壁，时间越长析出越多，最终脱落形成晶点，因此釜式法在生产光伏料时需频繁对反应器进行清洗，光伏料比例偏低。

图3  EVA主要生产工艺对比

按VA含量不同，EVA可分为三大类品种：EVA树脂（VA含量5%-40%)、EVA弹性体（VA含量为40%-70%)及EVA乳液（VA含量为70%-95%)，以下讨论的均为EVA树脂。

据IHS统计，2021年，全球EVA产能650万吨，东北亚、北美、西欧三大区域占比达到88%，东北亚细分来看，中国大陆产能177万吨（占全球产能27%)、韩国118万吨（占比18%)、日本64万吨（占比10%)、中国台湾51万吨（占比8%)

图4  全球EVA产能分布

2017年-2020年，全球EVA产能增速较为缓慢，进入2021年，在碳达峰、碳中和的推动下，全球光伏产业进入新的发展阶段，EVA也迎来新的发展机遇，2021年，全球新增EVA产能达到110万吨，其中中国新产能80万吨，韩国30万吨，未来几年，全球的新产能仍将主要集中在中国，根据我们的测算，2022年-2024年，全球新增EVA产能预计达到108万吨，产能年均增速达到5.3%。

图5  我国EVA产能全球占比

中国EVA产能主要分布在沿海及内陆煤化工基地，华东EVA产能占比高达66%，华北、西北占比分别在17%和17%；从下游需求来看，华东和华南两地占国内消费总量的90%，且两地分化明显，华东地区由于胶膜企业及电缆企业的迅速扩张，光伏料，电缆料消费占比较高，华南地区主要是集中在热熔胶、鞋材领域，以发泡、热熔胶等消费为主。

图6  我国EVA产能分布

近年来随着大炼化及煤制烯烃发展，民营企业相继涌入EVA赛道，供给主体多元化，目前已经形成了国营、合资、民营三足鼎立局面。

图7  我国EVA下游消费

当前国内仅斯尔邦、联泓、台塑三家企业能够生产光伏级透明EVA，2021年-2022年，虽有多套装置投产，但对于光伏料，一直未形成有效增量，当前供应端仍以斯尔邦、联泓、台塑及海外货源为主，当前能生产光伏料的装置均已满产，其余装置转产光伏料难度大，粘度较高，长时间生产会堵管线，老装置转产光伏料需要频繁停车清管线。就新产能来看：中化泉州、扬子石化、延长榆林未产出光伏料；2022年，光伏料增量主要是浙石化及LG装置。

远期来看，EVA仍有大量新产能规划，但若生产光伏料，仍需要较长的投产周期：项目施工周期3年左右；投产后，先生产LDPE之后转产EVA需要0.5-1年时间；稳定产出合格品后，下游胶膜厂商试用需要3-6个月，整个项目的周期需要4年左右，且并非能全部产出光伏料，管式法光伏料产率上限80%-100%，蓋式法光伏料上限10%-30%

图8  2025年前我国EVA在建拟建装置情况

EVA产品的跨区域贸易并不活跃，以区域内流通为主，东北亚是全球的贸易核心枢纽，与各大区域多存在贸易往来，2018年全球大区域间贸易总量为85万吨。北美、东北亚、西欧为EVA净出口区域，其中美国净出口量为9万吨、东北亚净出口量8.8万吨、西欧净出口9万吨，分国家来看，中国大陆、印度是全球最主要的EVA进口国。东北亚贸易活跃、中国是全球最大的进口国。中国EVA目前产能不足，严重依赖进口，近五年进口依赖度持续维持在50%以上，2021年，中国EVA进口量达到111.67万吨；进口 结构来看，以韩国、中国台湾、泰国为主，三地占中国进口量的70%。

图9  2018年EVA全球贸易流向图

得益于光伏等行业的迅速发展，中国EVA消费量快速增长，2021年，中国EVA消费量达到205.3万吨，近5年复合增长率9.52%。EVA应用广泛，主要集中在光伏、纺织鞋材、电气等领域，下游消费结构：光伏料37%、发泡料28%、电缆料17%、热熔胶7%、涂覆7%、农膜1%，光伏料作为第一大消费下游，未来占比仍然有望扩大。

图10  我国EVA下游消费情况

根据CPIA全球光伏装机容量的预测，并结合胶膜材料份额变化趋势，对EVA的未来的需求进行测算，均值情况下：

1.从装机数据来看，全球光伏装机增速在2021-2023年达到高峰期，之后增速相对回落。

图11  我国光伏年度新增装机规模及预测（GW）

2.均值情况下对EVA树脂的需求增量分别达到24万吨（2021年)、21万吨（2022年）、15万吨（2023年）、10万吨（2024年），结合全球新增光伏料产能来看，2022年光伏料仍供不应求，景气度有望延续。

3.后续随着国内EVA投产加快，EVA自给率会逐渐上升，但仍保持较高的进口依赖度。

3.POE市场现状及展望

聚烯烃类弹性体是由乙烯与丙烯或其他a-烯烃（如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等）共聚而成的一类聚烯烃材料。与聚烯烃塑料相比，其分子链内共聚单体的含量更高，密度更低。聚烯烃弹性体主要有乙丙共聚物和乙烯/a-烯烃共聚物两大类，其中乙丙共聚物弹性体包括二元乙丙橡胶（EPM)和三元乙丙橡胶（EPDM)两种，乙烯/a-烯烃共聚物弹性体则主要有乙烯/a-烯烃无规共聚物（POE)和乙烯/a-烯烃嵌段共聚物（OBC)两种。

POE由于其特殊的分子结构，具有良好的流变性能、力学性能、抗紫外线性能，低温韧性好，同时与聚烯烃具有较好的亲和性，广泛的应用于改性及胶膜制备领域。

从终端应用来看，国内市场以汽车行业为主，消费占比达到68%，聚合物改性领域占比19%，电线电缆领域9%，其它领域4%左右。我国POE基本依赖进口，消费市场仍有待培育，后续可取代一部分橡胶及塑料。

图12  我国POE下游消费

全球POE产能基本被国外企业垄断，中国尚未实现工业化应用。全球POE/POP总产能超过100万吨/年，陶氏Dow是POE领域的领导者，其产能占比最高；牌号多达20多个品种；熔指范围分布广，1-30g/10min;硏发能力强，产品质量优异。Exxon是全球最早实现POE工业化生产的企业，产能17万吨/年，除此之外，三井、 LG、SK等企业也开发了自己的催化剂体系，在POE市场中占有一席之地，POE行业集中较高。

图13  全球POE主要生产企业（万吨/年）

当前国内已有多家企业攻关POE技术，其中万华化学进展最快，已完成中试，预计2024年20万吨POE装置投产，除此之外，茂名石化、斯尔邦、卫星石化、惠生工程都提出规划POE或已处于中试阶段，POE的国产化进程有望加快。

图14  我国POE主要在建项目（万吨/年）

4.EVA与POE性能对比

在光伏领域，EVA与POE性能各有优缺点，EVA价格较低、易加工、耐存储、交联速度快、与玻璃&背板粘结性能好；POE优势主要在于材料性能好，抗PID性能优异、电阻率高、水汽阻隔率大、耐低温耐黄变。

EVA的劣势主要在于：醋酸乙烯在在光、氧气、湿热环境下容易发生水解，产生醋酸，对电池片表面、焊带等腐蚀，同时还会与玻璃中的Na反应，可以生成大量的自由移动的Na离子，造成功率衰减；同时EVA容易在光热环境下发生黄变，影响透光性，造成组件整体的功率损失。

POE的劣势在于：POE极性较低，胶膜加工过程中极性助剂溶剂析出至膜表面，造成表面光滑容易移位；加工难度偏大，膜唇容易挂料；POE粒子价格整体较EVA贵。总体认为在未来几年，POE粒子在胶膜粒子中的应用占比有扩大趋势，主要是受以下几点因素的影响：

1. 电池N型化：当前P型电池光电转化效率已接近24.5%的上限，而N型电池转化效率上限更高；P型电池在硅片中的掺杂的硼氧复合体会引起电势衰减加快，N型电池掺入鱗，抗衰减性能较好。N型电池的PID效应在受光面更敏感，对PID衰减大的N型组件，在光照恢复后，也会造成不可逆损伤，同时N型电池使用单玻封装时，背板水汽阻隔性较差，因此选择POE胶膜进行封装，能降低组件的整体水汽透过率，延长组件的使用时间，因此，N型电池的推广可以增加POE用量。

2. 电池功率大型化：近年来，不同类型的电池组件功率均有明显的提高，发热量增大，温度会对电池的峰值功率、开路电压等电性能产生较大影响，因此对封装材料的电性能要求要来越高。

3.盖板玻璃减薄化及双玻组件增多:根据CPIA数据，当前玻璃厚度主要有<2.5mm、2.8mm、3.2mm三个等级；其中厚度<2.5mm的玻璃盖板市场占有率32%，预计到2025年比例将提高到50%左右，玻璃变薄会对封装材料性能要求越来越高，POE具有良好的机械强度及韧性。

EPE胶膜可以兼具EVA和POE的优点，是未来胶膜的重要发展方向。此外，POE优异的材料性能在汽车、电线电缆、机械、鞋底料、热熔胶等领域都有着巨大的应用潜力，随着国产化进程的加快，POE将培育出更大的市场空间。