N型发展推动POE胶膜应用，POE产业链进入红利期
摘要
POE胶膜理化性能更优，更加适配N型电池/组件。封装材料随电池/组件技术变化升级，PERC阶段EVA胶膜是最为成熟的胶膜材料，光学性能、粘结性表现好，且成本相对低廉，占据市场7成份额。相较EVA，POE主要优势体现在更优的酸碱性、水汽透过率、体积电阻率、应力表现及抗老化能力等。TOPCon等N型电池、组件，对胶膜提出了更高的要求；例如当前的TOPCon电池因正银含其他金属成分而对水汽更为敏感，需要胶膜有更强的防水性；同时EVA材质在光热、湿热等环境中可能会分解产生酸，进而与玻璃片发生反应后腐蚀电池栅线，导致组件性能衰减；且薄片化对胶膜造成应力也更加敏感。主要的N型组件公司都较早探索或导入POE胶膜作为封装材料。
TOPCon等N型电池/组件产业化推动POE渗透率快速提高。晶科能源8+8GW的TOPCon产线、钧达股份8GW电池项目均已满产。此外包括天合、晶澳、通威等多家企业已经招标，众多的新规划产能也可能在明年陆续投运。TOPCon产业化会形成POE更强大的推动力，保守假设2023年N型出货80GW，若全部采用双层POE，对应需求增量达到约8亿平/38万吨。此外，随硅料**合理回调，下游盈利修复，POE胶膜新技术的应用有更好的接纳度，且地面电站规模启动后双玻也将是POE需求的利好推动。
产品成熟、粒子有保障的企业将有更强的量利表现。EVA/POE胶膜制造环节流程相似，但TOPCon所用POE仍需考虑薄硅片、电池金属化方案的差异，并非简单的产品平移。目前领先的胶膜企业，在配方及工艺控制方面形成储备，较好解决助剂析出、层压气泡等问题，并配合组件企业完成验证出货。同时，POE粒子供应链保障也非常重要。目前POE粒子基本上由DOW、三井、LG等海外企业供应，渠道保供能力可能是未来1-2年POE胶膜企业的关键竞争要素。国内化工企业也在逐步推动α烯烃、催化剂国产化，预计2024年前后有希望开始国产替代。
投资建议：推荐与关注福斯特、激智科技（电子）、赛伍技术、海优新材（化工）、明冠新材（有色）、鹿山新材（化工）、天洋新材（中小盘），以及上游材料国产化领先企业万华化学（化工）、卫星化学（化工）、东方盛虹、岳阳兴长、南大光电（电子）。
风险提示：技术迭代风险；原材料**波动；光伏装机不及预期。
一、POE是更适配高效电池的胶膜封装材料
1、POE胶膜理化性能更优光伏胶膜封装材料集成于盖板玻璃/背板与中间电池片之间，起到粘接、保护作用。胶膜在组件成本占比约4-6%上下，比例不高但对组件使用寿命、发电效率影响明显。
EVA是PERC时代光伏封装胶膜的主流材料。EVA全称为乙烯-醋酸乙烯聚合物，是由乙烯单体（E-Ethylene）和醋酸乙烯单体（VA-Vinyl Acetate）以一定比例共聚而成的共聚物。EVA胶膜是过去最为成熟的胶膜材料，光学性能、粘结性表现好，且成本相对低廉。2021年组件封装市场占比仍超过7成。由于先天性的材料结构特征，EVA在水汽透过性、酸碱表现、玻璃化温度等方面存在一些固有的**。而过去一段时间PERC为主流的电池方案，电池汇流、组件封装方式的精细度不高，硅片也更厚，对胶膜材料的宽容度高。2015年以后EVA的成熟发展基本和PERC电池的规模应用相辅相成。封装材料随电池/组件技术变化升级。随电池技术发展，对胶膜封装材料的要求在不断变化、加强，尤其透水率、透光率、应力表现（模量）、耐候性（耐紫外线、高温）、粘接强度、抗老化能力等有更高的要求。
POE封装性能更优。相较EVA胶膜，POE胶膜更换粒子材料，制成胶膜的主要优势体现在：Ø 酸碱性（抗PID、表面腐蚀等）：EVA酯键在潮湿环境中分解，产生可移动的乙酸，与玻璃中Na盐反应生产Na离子，电池工作状态下组件边框负电势作用下Na离子向电池片表面移动，并于减反射层（正面）、钝化层（背面）表面富集，造成电池输出功率下降及组件寿命衰减，且乙酸可能对电池结构造成腐蚀。POE粒子原料不含醋酸乙烯，不存在反应生成醋酸的可能性，整体呈现酸碱中性。Ø 水汽透过率：水汽进入会造成组件内部金属部件腐蚀，胶膜需要保护电池片不受水汽影响。POE为非极性材料，无法与水分子形成氢键，制得胶膜水汽透过率表现优于EVA。参考Dow测试数据，POE仅为EVA的十分之一。Ø 体积电阻率：胶膜需要具备良好绝缘性能，减少漏电流，延缓组件衰减。Ø 黄变/老化：光照或高温条件下EVA醋酸乙烯酯链段可能反应生产多种副产物，可能造成胶膜气泡产生或脱层。醋酸、乙醛等可能造成胶膜黄变，透光率下降造成效率损失。相对而言，POE无极性基团，分子材料中**碳原子相对较少，在耐热、抗UV表现更好。Ø 玻璃化温度：温度低于玻璃化温度时，胶膜材料会逐步呈现刚性，对电池片的保护能力大幅下降，外界应力作用下易造成电池片隐裂，且站粘性下降可能造成组件脱层。POE的玻璃化温度在-40度以下，优于EVA。Ø 储能模量：储能模量表征弹性材料在形变过程中储存能量的大小。交联后EVA储能模量大于POE，高模量胶膜可能对电池片造成更大的应力。
2、N型电池/组件对胶膜要求更高N型TOPCon（隧穿氧化层钝化接触，Tunnel Oxide Passivated Contact）电池大体是基于PERC电池的基础架构，主要变化体现在：》其一将衬底由P型换为N型，N型半导体少子寿命高，基本无硼氧复合，且对金属污染宽容度更高；》其二在背面结构中，先增加1-2nm的隧穿氧化层SiOx，再沉积一层掺杂多晶硅n poly Si，形成背面钝化接触结构。隧穿氧化层提供了良好的化学钝化性能，大幅降低了界面复合，同时允许多数载流子有效地隧穿通过到掺杂多晶硅层。掺杂的多晶硅层与基体形成n+/n高低场，阻止少数载流子运动至表面，形成选择性钝化接触。
N型电池/组件效率、寿命等较PERC有大幅提升，材料工艺选择也有差异，尤其薄硅片、低银耗等造成N型电池对于表面应力、酸碱度更加敏感，对胶膜要求更高：》TOPCon更换为N型衬底，PN结方向与P型相反，正面材料为Al2Ox及SiNx（类似PERC背面），相较PERC正面材料受PID影响更明显，POE更适配。》TOPCon正面主栅为银浆，细栅为银铝浆，浆料体系更为敏感，更容易受到酸性环境的影响。同时SMBB对应主栅、焊带宽度会大幅下降，与电池片的接触面更窄，对酸性环境更为敏感。》N型TOPCon电池双面率可以达到85%，考虑其双面率优势，更适合做双面结构，尤其对透明背板产品，要求胶膜的水汽透过率更低。》相较P型电池，N型衬底少子寿命更长，受杂质影响小，同时基本上消除了硼氧复合造成的LID，TOPCon组件首年衰减优化至1%，年衰减幅度较P型明显减少，寿命在30年上下。POE的耐老化表现更好，配套TOPCon能够最大化发电量优势。》目前量产TOPCon采用硅片厚度已经降到130μm上下，硅片更薄且量产线基本上市182、210尺寸，对轻质化也有更高的要求，POE密度较EVA小10%上下，也更有优势。薄硅片本身对表面应力更敏感，POE交联后储能模量小于EVA，电池片所受应力更小。
二、N型产业化启动，推动POE需求释放
1、过去POE渗透率随双玻应用稳步提升POE相较EVA性能优势明显，但从实际市场份额看，EVA仍占据了绝对主流，而**POE渗透率提升最直接的因素在于POE粒子**此前大部分时间高于EVA。此外，P型PERC电池本身衰减比N型明显，且电池汇流、组件封装方式精细度不高，硅片厚度较厚，EVA、白色EVA等产品基本上满足PERC电池封装要求，切换至POE边际收益有限。
双玻组件更适合POE。双面电池背面将单面电池全铝层覆盖改为局部覆盖，提供了反射光线照射至电池片的通路。组件层面，需要将原来单面组件的不透光背板换成玻璃，环境反射光线可以经过未覆盖铝层的部分到达电池片表面，增加受光面积，实现双面发电。PERC电池背面采用AlOx/SiNx钝化，由于双面电池背面Al浆局部覆盖，未覆盖的钝化层直接和胶膜接触。对双玻组件，如果采用EVA胶膜，湿热环境下会产生醋酸，直接与背面玻璃接触生成Na+，造成PID衰减。双玻组件大部分采用POE/EPE胶膜作为封装材料，主要原因在于：》一方面POE粒子原材料为乙烯+α烯烃，并不需要醋酸乙烯，不存在反应生成醋酸的可能性；》另一方面，即便是包含EVA成分的EPE胶膜，由于POE材料本身（EPE中间层）有更好的水汽阻隔性，也可以尽可能减少水汽进入；》此外，由于双玻在玻璃厚度保证的情况下，其结构强度好于单玻+背板，允许组件封装采取半框的形式，此时对胶膜水汽阻隔的要求会更高。
双玻组件应用带动POE渗透率提升。双玻组件应用过程中，POE 份额也在平稳提升。2021 年双玻组件市场份额达到 32%，POE/EPE 胶膜份额占比约 23%。
2、N型产业化将加速POE渗透目前TOPCon已经具备经济性优势，并将逐渐放大。》收益端，相同版型下，TOPCon组件较PERC提供5%上下的功率增量（如72片双面PERC约550W，TOPCon对应570W），能够有效摊薄相关成本。基于当前的工艺、效率水平测算，TOPCon从上游硅料到组件端，各环节合计的成本与PERC快速接近，理论上能够提供的溢价合理区间0.1-0.2元/W（考虑高功率摊薄、高电量收入）。1-2年的维度看，若TOPCon量产效率进一步提升至25.5-26%上下，设备投资、工艺技术进一步优化，其相对PERC会有更高的溢价，预计可能在0.15-0.35元/W。》成本端，较PERC增量快速收窄，年末接近或持平。1）非硅主要来自银浆、折旧及良率等，考虑工艺流程增加、企业间投产条件和技术差异（主要影响能耗**），综合而言TOPCon电池环节非硅的成本增量大致在3-5分/W，较年初已经有明显的优化。2）N型硅片目前较P型仍高出6%-8%，以同厚度182硅片报价测算，大致硅成本增量在2分/W上下，但目前领先的TOPCon产线使用N型硅片厚度已经减薄至130μm，硅成本基本与P型持平。
2022年，晶科能源率先启动TOPCon的大扩产，其安徽、浙江首期8+8GW产线已经爬满，Q3开始规模放量，钧达（捷泰）7月一期8GW投产，调试进展顺利。天合、晶澳、通威等头部企业也开始大规模的TOPCon扩张，此外有大面积的新进入者启动TOPCon产线建设，我们预计2022-2024年TOPCon将进入密集扩产和放量。与年初不同，继晶科等公司外，更多的企业选择TOPCon，成为未来几年主流的趋势逐步清晰。如前所述，TOPCon为代表的N型电池上限较PERC更高，与PERC使用周期、性能条件更加匹配的EVA胶膜可能会**TOPCon发电量优势的体现，N型产业化过程将拉动POE的需求释放。
3、POE胶膜需求会大幅拉升2022年EVA、POE粒子**一度出现倒挂，POE在经济性上的劣势弱化。而未来1-2年，一方面，硅料**逐步调整后，地面电站启动可能进一步加强双玻趋势，进而拉动POE需求，另一方面N型的大规模产业化直接带动POE渗透率提升。分别假设2022、2023年光伏装机量为240、350GW，POE渗透率分别为19%、24%（实际存在EVA+POE、EPE+EPE以及EVA+EPE的混搭折中方案，此处为质量比例），估算POE/EPE胶膜需求量达到8、16亿平，考虑EPE渗透率，POE粒子需求量可能在25、48万吨上下。从N型角度看，目前已经投产+披露的TOPCon电池产能规划超过200GW，考虑到大部分企业是首次大规模投建TOPCon产线，中性估算2023年N型出货80-100GW，对应POE胶膜需求近8亿平，粒子对应近38万吨（估算全部取纯POE）。考虑POE粒子存在短缺的可能性，N型比例越高，POE/EPE胶膜需求量越大，可能EPE应用比例也会随之上升。
三、产品成熟、粒子有保障的企业将有更强的表现
1、TOPCon POE仅少数企业实现产业化胶膜生产核心在配方能力、设备调试及工艺控制上。POE、EVA胶膜生产过程相似，依据配方将原料树脂及助剂混合搅拌，静置后取混合料至胶膜产线，流延挤出形成熔融态胶膜，经过多轮**辊**后依据幅宽要求切边收卷。白色EVA需要在收卷后增加辐照交联流程，形成白色增效EVA胶膜。TOPCon POE并非双玻POE的平移，配方、加工工艺有壁垒，目前仍是少数企业能够达到TOPCon应用要求。此前POE在全球光伏市场已经占据一定份额，但TOPCon所应用的POE胶膜不等同于此前PERC适配的POE产品。TOPCon硅片掺杂/厚度、电池片输出电流电压、主栅细栅材料/排布、焊带形式等与此前的PERC有明显的区分度，对应POE胶膜配方需要考虑的侧重点也不同，原来适配PERC的POE、EPE等方案不能简单的平移到TOPCon。类似的，对HJT、IBC等电池的POE产品也需要配合上下游企业做配方**和产品验证。从实际的产业应用情况看，POE胶膜可能存在的问题包括助剂析出、层压气泡、剥离强度等方面，现阶段也仅有少数企业与组件厂配合完成了TOPCon用POE的验证和出货。
2、POE粒子保供能力是关键2021年以来，EVA粒子供应紧张，胶膜企业供应链管理能力重要性放大。相较EVA，POE粒子目前尚未实现国产化，陶氏、三井、LG是主要的POE粒子供应商，其大部分产能有相对稳定的合作市场，光伏胶膜应用占比还比较小。同时由于上述企业生产POE的原材料α烯烃主要基于外购，稳定的α烯烃供应（尤其高碳产品类）也扩产的制约因素。短期光伏胶膜用POE粒子的增量可能更多来自POE粒子厂商的产能调配，考虑下游需求的快速释放，粒子保供可能是今明年的关键。
POE（Polyolefin Elastomer）指聚烯烃弹性体，是由乙烯与α烯烃形成的无规共聚物。工业化应用POE所选α烯烃主要包括1-**、1-己烯、1-辛烯等（光伏用POE通常选择高碳）。α烯烃比例影响共聚物的弹性表现，随α烯烃碳数增多，共聚物弹性增加，通常POE中α烯烃比例超过20%（共聚单体低于20%构成POP）。由于分子结构特殊性，POE具有良好的流变性和力学性能、抗UV性能，且低温韧性优，并和聚烯烃有较好的亲和性，下游应用广泛，包括聚丙烯PP增韧改性、PP/PE回料性能改善、EVA发泡复合等，同时POE也是生产光伏胶膜的直接材料。
工业化POE生产主要采取溶液聚合方式， 为更好调控POE组成结构，也有开发活性聚合、链穿梭聚合、串联催化聚合等技术。POE粒子生产需要突破α烯烃及催化剂环节：Ø 国内α烯烃大部分是C4，C6仅有少量产能，2021年中石油辛烯项目完成中交，也在逐步国产化，但目前仍然依赖进口。海外主要供应商包括壳牌、雪佛龙等，既有产能与需求匹配度较高，余量也相对有限。Ø 催化剂是聚烯烃生产关键，POE催化剂包括为茂金属（桥联/非桥联）、非茂金属催化剂等，主要POE生产企业在上世纪九十年代完成POE工业化生产，形成自有的催化剂产品体系，目前国内包括万华、卫星等也加快这一领域的探索。国内POE产能目前推进至小试、中试阶段，预计在2024年有望逐步开启国产替代，上游材料的国产化也将进一步加速POE胶膜的降本及产业化。
3、有望受益硅料等上游材料降价从今年6月开始有较大规模的硅料产能投放，未来硅料的瓶颈逐渐消除后，产业链利润格局将重新分配，下游电池、组件、电站盈利表现都有向上的空间。》组件**合理下降将带动电站IRR优化，此前受组件**高位影响滞后的装机需求将进一步释放，也会激发更多的增量需求。》胶膜下游面向组件，且大部分为一体化组件企业，产业链盈利中枢下移，一体化组件盈利表现更好，POE新技术的应用有更好的接纳度，新技术红利会更充分。
投资建议
P型电池的结构特征和性能上限，决定了过去十几年间EVA的性价比更好，占据主流份额。今年以来，N型TOPCon逐步开始规模应用。TOPcon电池与组件对防水性、酸碱度、应力表现要求更高，而POE以其更好的水汽阻隔率与更好的耐候性能、抗PID能力，与N型TOPCon有更好的适配性。几家TOPCon组件企业较早就开始选择和导入POE胶膜，目前POE胶膜的渗透率在20%上下，预计伴随TOPCon产业的继续放量，POE胶膜渗透率可能会相应的加速提升。TOPCon POE并非原来双玻POE的简**移，现阶段只有头部几家验证量产，此外POE粒子目前基本为外企主导，未来1-2年上游粒子材料的供应可能仍比较紧张，因此产品验证成熟、供应链保障度高、扩产领先的胶膜企业，份额及盈利都有望受益。国内领先企业已经启动了POE粒子以及上游α烯烃、催化剂的国产化，如果明后年陆续取得成效，POE发展会进一步加速。推荐与关注福斯特、激智科技（电子）、赛伍技术、海优新材（化工）、明冠新材（有色）、鹿山新材（化工）、天洋新材（中小盘），以及上游材料国产化领先企业万华化学（化工）、卫星化学（化工）、东方盛虹、岳阳兴长、南大光电（电子）。
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