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EVA or POE?一超两大,解析封装胶膜的发展趋势
▌至少未来2-3年内,PERC主流地位稳固
1.根据目前已有的技术,PERC量产效率绝对值仍有1%-1.5%的提升空间;金属化等环节的技术创新可减少电池片制造成本,叠加效率的提升后单W成本进一步下降。测算显示,合理利润假设下,未来2-3年内,双面PERC电池及组件价格有望降至0.76元/W、1.55元/W。
2. 假设在不同BOS条件的地区,当前电站建设成本3.5/4.0/4.5元/W,对应度电成本0.33/0.37/0.42元/kWh,PERC组件达到预期价格后度电成本0.26/0.31/0.35元/kWh,降幅空间15-20%。
3.以PERT、TOPCon、HJT技术目前的成本,在保障合理利润率的前提下,若要达到“目前”双面PERC的LCOE水平,则组件成本需下降13%、9%、18%,若要达到“预期”双面PERC技术的LCOE水平,则三者组件成本需分别下降40%、37%、42%。
4. N型电池技术发展的关键是需要大规模投资来形成规模效应,同时以市场哺育技术,吸引更多电池与辅材供应商及参与者,以加快技术进步与落地,促进成本下降。然而以目前的市场条件,追赶期至少2~3年。
▌封装胶膜:PERC双面双玻专用胶膜需求将结构性高增长
一般而言封装胶膜需要:透光、可粘接、耐紫外及高温、低透水、高体电阻率(减少漏电流)。
目前封装胶膜以透明EVA为主,技术成熟且成本低,但封装后的组件衰减率较高。为配合行业增效降本,封装胶膜的研发主要围绕低入射光损耗、低衰减及高性价比,热门产品包括白色EVA、白色/透明POE、共挤型胶膜。
白色EVA胶膜通过增加电池片间隙入射光反射,可提升组件功率1-10W,并简化背板降成本。白色EVA光反射率达90%以上,在双玻/单玻组件中用白色EVA/白色POE取代透明EVA可获功率增益7-10W和1-3W。(☞☞揭秘组件进阶之路:EVA的作用)
此外,由于白色胶膜对正面紫外线形成阻挡,故背板粘接面可使用含氟涂料取代复合氟膜;由于白色胶膜反射入射光,故背板中间层PET可换为全透明,从而提高其抗水解、水汽阻隔能力、电气绝缘性,背板简化有助于降本。
预交联技术使白色EVA突破瓶颈,目前已实现量产。以海优威等企业为代表的白色EVA概念2012就已提出,但由于流动性大导致组件外观缺陷而被搁置。
2013-17年,通过引入电子束辐照预交联技术消除了白色EVA胶膜的流动性,提高了耐热性和尺寸稳定性,防止组件外观缺陷产生。目前,经电子光束预交联处理的低流动性白色EVA已投入量产。
相比传统EVA胶膜,POE胶膜更能够帮助双玻组件对抗PID衰减。
传统EVA胶膜透水率较高,使用过程中水汽进入电池,EVA的酯键在遇水后降解形成可以自由移动的醋酸根(-COOH),醋酸根与玻璃表面析出的碱反应产生可以自由自动的钠离子(Na+) ,Na+在外加电场的作用下向电池片表面移动并富集到减反层从而导致PID现象,导致组件功率衰减。
PERC双面电池1)金半接触需激光开槽打开背钝化层,背面钝化不完全;2)背面用细小铝线印刷铝栅格,比常规电池全铝背场更容易被酸腐蚀;3)部分组件采用无框或半框封边,胶膜与空气接触水汽更易透过,若无特别防护,双面PERC电池背面PID衰减可达15-50%。
POE封装胶膜由茂金属作催化剂开发而来,是具有窄相对分子质量分布、窄共聚单体分布、结构可控的新型聚烯烃热塑性弹性体。由于非极性的特点,POE具有优异的水汽阻隔能力和离子阻隔能力,水汽透过率仅为EVA的1/8左右;由于分子链结构稳定,老化过程不会分解产生酸性物质,具有优异的抗老化性能。
新产品共挤型胶膜:取长补短提升性价比,设备投资高且性能待检验。
虽然POE胶膜性能突破,但比传统EVA胶膜价格贵30%-50%。2019年海优威、爱康等公司推出多层共挤复合胶膜(≥2层),同时含有EVA层与POE层。适用于双面双玻电池组件的共挤型透明胶膜主要包括EVA-POE-EVA和EVA-POE两种结构。
复合膜1)具有POE材料优异的隔水、耐紫外老化、耐热等性能;2)不需要工装或工装简单,易于自动化;3)减少POE用量,提高性价比。目前,共挤型胶膜处于推广初期,其生产设备投资高出普通产品30%,且具体性能有待实证的检验尚未成为主流。
技术壁垒与国外化工巨头的专利保护使POE粒子产业化难度大。
目前光伏POE粒子完全依赖进口,其生产工艺关键包括工艺流程及催化剂合成,目前国内企业对这两方面的掌握程度均较低,相互制约导致国内POE粒子产业化突破难度大。POE粒子产能主要集中在美、日企业手中。
产能集中、技术壁垒高及需求增长使POE弹性体价格比光伏级EVA树脂高出30%-50%。此前我国对POE领域的研究主要集中改性及下游应用,若未来光伏组件全面向双玻切换且POE封装地位不变,则一定会带动POE需求高速增长,进而提高POE弹性体产业自主化研究的动力,加快国产化进程。
高效催化剂合成:光伏胶膜制造所使用的POE粒子由茂金属作催化剂开发而来,产业化中使用的基本是CGC(限定几何构型茂金属催化剂),但其合成技术由国外少数化工寡头垄断(自主研发)。
POE聚合工艺流程:POE制造工艺的代表为陶氏杜邦Insite工艺和埃森克美孚的Exxpol高压聚合技术。技术关键在于聚合温度、催化剂活性、乙烯共聚单体插入含量等参数。同样有较高技术壁垒与专利保护。
龙头市占率50%,前三大企业市占率70%,竞争格局稳定。福斯特是全球最大光伏封装胶膜供应商,2016-2018年市占率稳定在50%左右。福斯特与斯威克(东方日升子公司)、海优威合计市占率近年也稳定在70%左右。(☞☞技术派“海优威”的光伏十年)
PERC双面双玻渗透率提升带动POE/共挤型胶膜需求结构性高增长。由于PERC双面电池需POE材料封装,故双面双玻趋势将带动POE胶膜/POE共挤型胶膜需求结构性高增长。据敏感性分析,若组件需求160~180GW,PERC双面双玻渗透率35%~50%,则POE胶膜/POE共挤型胶膜需求3年CAGR高达70%~100%。
摘自:乐晴智库精选
EVA or POE? 组件技术十字路口的选择
双玻还是透明背板?四个逻辑看懂光伏组件封装形态进化趋势
揭秘组件进阶之路:EVA的作用
技术派“海优威”的光伏十年
海优威 李民:白色EVA不翻边的艰难历程
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