POE 有望成为最具前景的化工新材料

化工新材料产值已破万亿，2015-2022 年整体复合增速达 26.1%。根据中国石油化工联合会，2022 年化工新材料产能达到 4500 万吨/年，产量达到 3323 万吨，净进口量 813 万吨，消费量 4136 万吨。2022 年我国化工新材料产值 13160 亿元，较 2015 年 2600 亿元增长 4 倍，2015-2022 年复合增速高达 26.1%。化工新材料中，我国高端聚烯烃产值达千亿，依然是自给率最低新材料品种，空间广阔。国内新材料产业化迅速扩张，2022 年我国化工新材料产量 3323 万吨，较 2015 年的 1681 万吨提升 98%，复合增速 10%。通过国内企业技术研发及生产环节突破，目前我国氟硅材料、锂电材料、聚氨酯、高性能橡胶等领域已全面实现国产化，而高端聚烯烃受催化剂、α-烯烃、聚合工艺壁垒影响，2021 年国产化仅 57%。

高端聚烯烃中，POE 兼具良好竞争格局、庞大市场容量、优异需求增长前景，有望成为最具前景的化工新材料之一。聚烯烃弹性体（POE，Polyolefin elastomer）是以乙烯或丙烯为主要聚合单元，以α-烯烃（1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等）为共聚单体通过茂金属催化剂作用聚合得到的共聚物。从结构上看，POE 主要包括碳碳主链结晶区（树脂相） 与无定型区（橡胶相），其中碳碳主链结晶区起物理交联点的作用，而α-烯烃的引入削弱了碳碳主链的结晶区，形成了呈现橡胶弹性的无定型区。POE 具有较短的支链分布， 使得材料拥有高弹性、高强度、高伸长率等优异的物理性能；同时由茂金属催化剂作用聚合得到的共聚物分子量分布较窄，使得材料在注塑和挤出过程中不易产生挠曲，且水汽透过率低；POE 分子键饱和，使得材料具备优异的耐热老化和抗紫外线性能；橡胶相结构赋予材料良好的弹性，树脂相结构赋予材料良好的加工性能。

POE 具有良好的弹性、强度、耐老化、耐候、隔水性能，传统应用领域主要在汽车零部件，光伏级 POE 主要用于光伏组件，尤其是 TOPCon、HJT、钙钛矿的封装。除光伏外， POE 下游还囊括家电、电子、建筑、日用品、鞋材等诸多领域。我们认为随着光伏新型组件放量开启，POE 有望成为下一个最具前景的化工新材料。

光伏迭代开启 POE 需求新篇章

TOPCon 等 N 型电池放量在即，远期钙钛矿可期，光伏持续迭代

转化效率驱动光伏技术路线迭代，N 型、钙钛矿电池发展前景广阔。转换效率是衡量光伏器件发电能力的重要指标，提升转换效率是光伏电池产业的永恒目标和趋势。传统光伏电池采用单晶 PERC 型（P 型）结构，电池转换效率约 22%-23%，下一代 N 型电池 （TOPCon、HJT）转化效率 25%-26%，钙钛矿电池理论转化效率可达 33%，叠层化后转化效率可突破 40%。由转化效率引发的技术迭代是光伏电池、组件环节的必然发展趋势，目前 N 型电池处于迭代拐点，随着百 GW 级 TOPCon 规划产能落地，预计 2023-2025 年 N 型路线将加速渗透抢占新装机组件份额，远期看好钙钛矿等新型技术实现产业化突 破。

N 型电池转化效率高，看好 TOPCon 等 N 型电池大幅渗透。P 型电池转换效率约 22%-23%，而目前主流 N 型电池转换效率可达 25%-26%。N 型电池具备更高的转换效率主要受益于 N 型硅片的特殊分子结构和性质：1）N 型硅片纯度更高：N 型硅片采用高 纯 N 型硅料，金属杂质、碳氧杂质含量低；2）N 型硅片少子寿命更高：P 型硅片掺杂硼元素使得少子为电子，而电池中的金属杂质对于少子电子具有较高捕获能力，使得 P 型电池少子寿命低，从而降低光电转换效率。而 N 型电池采用 N 型硅片，掺杂元素为磷， 所形成少子为空穴受杂质成分捕获能力弱，少子寿命相比 P 型电池高出 1-2 个数量级。

TOPCon 电池迎来集中投产期，拉动百万吨级光伏级 POE 粒子需求。TOPCon 作为率先产业化的 N 型电池路线已进入放量拐点。根据各公司公告测算，预计国内 2023、2024年底分别形成 199、420GW 产能投放，远期产能约 690GW。POE 及 EPE 胶膜是目前 TOPCon 主流封装材料，TOPCon 产能加速投产将对 POE 粒子需求带来百万吨级拉动。

钙钛矿是新一代电池技术路线，转化效率突破晶硅电池上限。钙钛矿电池（perovskite solar cells，PSCs）晶体化学结构通式为 ABX3，其中金属卤化物钙钛矿成分起到发电作用。钙钛矿太阳能电池主要是由电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层和两个电极层构成， 通过光吸收层受外部光子能量的激发产生电子-空穴对，进而产生电子和空穴分别经由电子传输层和空穴传输层至电池两侧的电极从而进入外电路进行发电。钙钛矿电池具有光电转换效率高、光照强度依赖性小、制备工艺简单、加工方式多样等优点，且通过对光吸收层光谱吸收范围和强度的灵活调控以及使用透明导电材料作为顶电极，适用于半透明化设计，应用场景广阔。

硅料价格回落，光伏产业链利润迎再分配。硅料是光伏组件的核心原料，辐射硅片-电池片-组件全产业链。硅料投资强度大，投产周期长，2020 年起受光伏装机增长拉动，硅料价格表现出了极强的价格弹性，产品价格由 2021 年初 8.5 万/吨持续上涨并于 2022 年 3 季度突破 30 万/吨。2022 年 3 季度，硅料厂商大全能源单季度毛利率高达 81%， 光伏产业链盈利主要集中于硅料环节。2022 年 12 月受新增产能集中投放叠加出口需求下滑影响，硅料价格进入下行通道，产业链成本大幅改善，利润持续向下游硅片、电池、组件，以及辅料胶膜等环节转移。

光伏胶膜占成本比重较低，粒子及胶膜涨价空间大。胶膜占组件成本比重较低，以当前 EVA、POE 价格 1.80、2.55 万/吨测算，假设胶膜克重 450g，单 W 组件中 EVA、POE 粒子成本分别为 0.081、0.115 元。假设胶膜环节毛利率中枢 15%，则单 W 组件中 EVA、 POE 胶膜成本分别为 0.093、0.132 元，占比分别为 5.5%、7.6%。

光伏封装材料迭代，POE 迎历史机遇

POE 胶膜性能优势明显。POE 胶膜应用虽然晚于 EVA 胶膜，但其性能在多体积电阻率、水汽透过率、耐老化性能、抗电势诱导衰减（PID）等方面优于 EVA。根据 CPIA 的预测， 未来透明 EVA 及白色 EVA 胶膜市场占比或下滑，而 POE 和 EPE 胶膜市场份额将明显提高。从性能上看，POE 相比 EVA 优势主要体现在以下几个方面：

抗 PID 性能优异：不论是 N 型或者是 P 型电池片，透水率和体积电阻率都是影响 PID 现象的关键因素。低透水率使得在同样电势差下，高体积电阻率带来较低漏电流，可降低电池表面的分压，从而减缓 PID 的发生。根据陶氏的研究，POE 体积电阻率更高，水汽透过率更低，在 PERC 双玻组件 96h 老化测试下（负偏压 1000V、 85℃、85%RH）功率衰减显著低于 EVA 胶膜；

高体积电阻率：光伏组件在实际使用的实际温度最高时可超过 80℃，尤其是在日晒充足或高温地区。所以，封装胶膜在高温下的介电性能应得到充分关注。然而，随着工作温度升高，EVA 胶膜体积电阻率迅速下降，在 85℃时已达 1013 Ω•cm，而陶 氏 EngagePOE 胶膜的体积电阻率还保持在 1015Ω•cm 以上；

低水汽透过率：由于 POE 是非极性材料，只有碳碳键和碳氢键，没有碳氧键（极性）， 因此不能和水分子形成氢键，水汽阻隔性好，在实验条件下 EVA 的水汽透过率为 34g/(m2*d)，而 POE 胶膜为 3.3g/(m2*d)，POE 胶膜的水汽透过率仅为 EVA 胶膜的 1/10，极大降低了组件被水汽渗入及腐蚀的可能性，降低 PID 风险；

耐候性能强：EVA 胶膜在光照作用下，醋酸乙烯酯链段容易产生分子链断裂，生产多种气体副产物会停留在组件内造成胶膜产生气泡或脱层，影响长期可靠性，POE 胶膜在加速老化后，黄度指数变化较小，POE 明显耐候度更好。

EPE、POE 是 N 型组件主要的胶膜封装方案，钙钛矿电池采用纯 POE 封装。主流光伏封装胶膜包括透明 EVA 胶膜、白色 EVA 胶膜、聚烯烃（POE）胶膜、共挤型聚烯烃复合膜 EPE（EVA-POE-EVA）胶膜。其中透明、白色 EVA 胶膜为传统方案，主要应用于单玻 P 型组件的上下层封装。双玻组件因具备双面发电能力，一般具有 10%-30%的发电增益， 在地面电站的渗透率快速提升。双面组件电池功率不断增大，使得组件发热量增大、温度升高，对封装材料的抗 PID 性、耐热性、耐老化性能提出了更严苛的要求。POE 相比传统 EVA 具有更优异的抗老化性和阻水性能，成为双玻组件的主流封装材料。EPE 材料兼具 POE 材料的高阻水性、高抗 PID 性，同时也具备 EVA 材料的双玻组件高成品率的层压工艺特性，且不受 POE 树脂原料供应相对短缺的影响，作为过渡材料亦可应用于双玻组件的封装。

PERC 型中传统单玻组件过去主要以两面纯 EVA 为主，双玻组件以上层 EPE、下层 EVA 为主，目前天合光能、隆基绿能等头部组件厂新型 P 型组件型号胶膜选型中 EPE 胶膜比重持续提升。N 型组件中，日本 VSUN SOLAR 主要 TOPCon 型号采用 EPE 封装方案，华晟新能源为首的 HJT 组件主要采取 EPE 或纯 POE 胶膜路线。POE、EPE 胶膜具有良好的抗 PID 性、隔水性、无醋酸腐蚀性，未来随着粒子环节产业化驱动，有望在各组件类型中持续替代 EVA。EPE 相比 POE 胶膜不存在打滑问题，因此下游组件厂商匹配性高，同时其夹层结构大大降低了材料成本。在 POE 粒子全面国产化前，EPE 方案有望在头部组件厂 N 型路线中率先成为主流。

光伏技术路线迭代，带来封装材料迭代，POE 迎来放量空间。从电池层面来看，N 型电池与传统 P 型电池结构相似度较高，材料端差异主要体现在硅片、银浆，其中 P 型电池采用 P 型硅片搭配少量银浆，N 型电池采用 N 型硅片搭配大量银浆；钙钛矿电池结构与硅基电池差异较大，以金属卤化物作为半导体材料，呈叠层结构，主要包括 TiO2致密层、TiO2 介孔层、钙钛矿层、HTM 层等。从组件层面来看，材料体系差异主要在封装胶膜与玻璃，其中传统 P 型组件主要采用 EVA 作为封装胶膜，N 型组件选用 POE 或 EPE 胶膜。在玻璃材料方面，传统 P 型组件光伏玻璃采用单玻或双玻，N 型电池主要采用双玻结构， 而钙钛矿组件采用 TCO 导电玻璃。

钙钛矿电池转化效率较高，界面稳定弱，对胶膜等保护性辅材提出更高要求。传统单晶太阳能电池吸收光子能量仅一部分转化为电能，其余部分转化为热能损失，而钙钛矿电池不仅可以高效的吸收光能，还可以高效的传输电子和空穴。钙钛矿电池理论光电转换效率达 33%，突破传统晶硅电池 29%的上限，且采取叠层模式后光电转换效率有望突破 45%。钙钛矿电池中电子传输层与钙钛矿层形成的相关异质结界面稳定性较差，容易产生氧空位缺陷、加速退化、电场平衡打破等现象，对于封装胶膜等保障电池稳定性的辅材提出更高的要求。新型技术路线下，传统封装方案应用受限。EVA 具有抗 PID 性弱、隔水性能差、醋酸根分解等性能弱点，无法满足新型 N 型电池、钙钛矿电池需求。具体来看：

N 型电池：N 型电池对环境....