
POE 胶膜,即聚烯烃弹性体胶膜,是光伏组件核心辅材封装胶膜的一种 ,在整个光伏产业链中占据着举足轻重的地位。它集成于盖板玻璃 / 背板与中间电池片之间,别看它身材小巧,仅占光伏组件成本的 4-8%,却肩负着重大使命。
从作用上看,POE 胶膜就像是光伏组件的 “保护神”。光伏组件长期暴露在户外,要经受风吹雨打、日晒雨淋、高低温变化等各种恶劣环境的考验。POE 胶膜凭借自身出色的耐候性和耐老化性能,能够有效阻挡紫外线、水汽等外界有害物质的侵蚀,防止电池片出现黄变、龟裂等问题,从而延长光伏组件的使用寿命,让其能够稳定运行 25 年甚至更久。
同时,它还具备高透光率的特性,能使阳光最大限度地透过胶膜到达电池片表面,提高光伏组件的发电效率。可以说,有了 POE 胶膜的守护,光伏组件才能安心地将太阳能转化为电能,为我们的生活源源不断地输送绿色能源。
与常见的 EVA 胶膜相比,POE 胶膜在性能上有着诸多优势。在水汽隔绝方面,POE 胶膜的水汽透过率仅为 EVA 胶膜的 1/8 左右,能更好地保护电池片不受水汽影响。在抗 PID(电势诱导衰减)性能上,POE 胶膜表现也十分出色,能有效降低 PID 效应,提高光伏组件的稳定性 。 也正是这些优势,使得 POE 胶膜在双玻组件和 N 型电池组件中得到了广泛应用,成为了推动光伏产业发展的关键力量。
POE 胶膜的优势
POE 胶膜之所以能够在光伏领域崭露头角,凭借的是其一系列卓越的性能优势,这些优势让它成为了光伏组件的理想封装材料。
(一)卓越的耐候性POE 胶膜拥有独特的分子结构,它是由乙烯与高碳 α- 烯烃共聚而成的无规共聚物弹性体 。这种结构赋予了 POE 胶膜出色的稳定性,使其能够有效抵御紫外线、高温、潮湿等恶劣环境因素的侵蚀。在紫外线的长期照射下,POE 胶膜不会像一些普通材料那样出现老化、脆化的现象,能够始终保持良好的物理性能。即使在高温环境中,POE 胶膜也能维持其柔韧性和粘结性,确保光伏组件的结构稳定。而在潮湿的环境里,它能有效阻挡水汽的侵入,防止电池片因受潮而损坏。据相关测试数据显示,在经过长时间的紫外老化测试后,POE 胶膜的透光率依然能保持在较高水平,组件的发电效率也没有明显下降,充分证明了其卓越的耐候性。
(二)出色的抗 PID 性能PID 效应,即电势诱导衰减,是光伏组件在使用过程中面临的一大难题。当光伏组件在高电压环境下长期工作时,介于盖板玻璃、封装材料及边框之间的漏电流会导致大量电荷在电池片表面聚集,损害其钝化效率,进而引致组件性能下降,表现为填充因子、短路电流和开路电压的降低 。传统的 EVA 胶膜在这方面存在一定的缺陷,其酯键在潮湿环境中容易分解,产生可移动的乙酸,与玻璃中 Na 盐反应生产 Na 离子 。在电池工作状态下,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。
而 POE 胶膜则表现出了出色的抗 PID 性能。由于 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,从根源上避免了因醋酸产生而引发的一系列问题。同时,POE 胶膜的体积电阻率比 EVA 高出 1-2 个数量级,在高温下也能保持良好的绝缘性能,减少漏电流,有效延缓了组件的衰减。在实际应用中,使用 POE 胶膜封装的光伏组件,其 PID 衰减程度明显低于使用 EVA 胶膜的组件,大大提高了光伏组件的长期发电效率和稳定性。
(三)低水汽透过率水汽是光伏组件的大敌之一,一旦水汽侵入,会造成组件内部金属部件腐蚀,影响电池片的性能,甚至导致组件失效。POE 胶膜为非极性材料,无法与水分子形成氢键,这使得它具有极低的水汽透过率,仅为 EVA 胶膜的 1/8 左右 。如此低的水汽透过率,能够为电池片提供可靠的保护,使其不受水汽的影响。在一些湿度较高的地区,如沿海地区或热带雨林地区,使用 POE 胶膜封装的光伏组件能够更好地适应环境,减少因水汽侵蚀而导致的故障,确保光伏组件的电气性能稳定,延长其使用寿命。
POE 胶膜的市场现状
POE 胶膜市场近年来呈现出迅猛的发展态势。根据相关数据显示,2023 年全球 POE 胶膜市场销售额达到了 22.8 亿美元 ,而这一数字在未来还将持续攀升。预计到 2030 年,全球 POE 胶膜市场销售额将达到 41.07 亿美元,2024-2030 年期间的年复合增长率(CAGR)为 8.9% 。如此强劲的增长势头,背后离不开全球光伏市场的快速发展。随着全球对清洁能源的需求日益增长,光伏装机容量持续攀升,这为 POE 胶膜市场提供了广阔的发展空间。越来越多的国家和地区纷纷制定可再生能源发展目标,加大对光伏产业的支持力度,进一步推动了 POE 胶膜市场的规模扩大。
(二)国内市场发展态势在国内,POE 胶膜市场同样发展得如火如荼。随着国内光伏产业的快速崛起以及 POE 胶膜国产化进程的加速,中国 POE 胶膜市场规模一路高歌猛进。2023 年我国 POE 胶膜进口量达到 85.92 万吨,且进口量逐年增长 。国内市场对 POE 胶膜的需求呈现出快速增长的趋势,尤其是在双面光伏组件封装领域,POE 胶膜凭借其优异的性能成为了首选材料。随着国内企业在 POE 生产技术和产能方面的不断突破,未来 POE 胶膜市场的供需关系有望得到进一步改善,市场规模也将继续保持增长态势。
(三)竞争格局POE 胶膜市场的竞争格局呈现出多元化的态势,国内外众多企业纷纷投身其中,竞争异常激烈。全球 POE 胶膜核心厂商包括福斯特和赛伍技术等,前两大厂商占有全球大约 45% 的份额 。在国内,万华化学、东方盛虹等企业凭借自身的技术优势和品牌影响力逐渐崭露头角,在市场中占据了一席之地。而一些国际知名企业,如陶氏化学、埃克森美孚等,也在全球 POE 胶膜市场中占据着重要地位。
各企业为了在市场竞争中脱颖而出,纷纷采取了不同的竞争策略。一方面,不断加大研发投入,致力于技术创新,提升产品性能和质量。通过研发新型的 POE 胶膜产品,满足市场对更高性能封装材料的需求,提高产品的附加值。另一方面,积极拓展市场渠道,加强与下游光伏企业的合作,建立稳定的客户关系。通过优化供应链管理,降低生产成本,提高产品的价格竞争力。随着市场的不断发展,POE 胶膜行业的竞争将更加激烈,企业需要不断提升自身的核心竞争力,才能在市场中立足。
POE 胶膜的应用领域
在双玻组件中,POE 胶膜展现出了独特的应用优势。双玻组件由两片玻璃和中间的电池片通过胶膜封装而成,与传统的单玻组件相比,具有更高的发电效率、更好的耐候性和更长的使用寿命 。而 POE 胶膜凭借其出色的水汽阻隔性能、卓越的抗 PID 性能以及良好的机械性能,成为了双玻组件封装的理想选择。
在水汽阻隔方面,双玻组件由于两面都采用玻璃,水汽更容易从边缘或其他缝隙侵入组件内部,对电池片造成损害。POE 胶膜极低的水汽透过率,能够有效阻挡水汽的进入,为电池片提供可靠的防护。在抗 PID 性能上,POE 胶膜的优势同样明显。双玻组件在户外使用时,由于电场的作用,容易出现 PID 效应,导致组件性能下降。POE 胶膜的高体积电阻率和酸碱中性特性,使其能够有效抑制 PID 效应的发生,保证组件的发电效率稳定。
随着全球对清洁能源的需求不断增长,光伏市场规模持续扩大,双玻组件凭借其自身的优势,市场份额不断提升。据 CPIA 预测,2023 年双面组件市占率将达到 50%,未来仍将继续提升 。双玻组件市场的快速发展,直接带动了对 POE 胶膜的需求增长。越来越多的光伏企业在生产双玻组件时,选择使用 POE 胶膜进行封装,以提高组件的性能和质量,满足市场对高效、可靠光伏组件的需求。
(二)N 型电池组件N 型电池组件作为新一代的光伏电池技术,具有转换效率高、双面率高、低衰减度、低温度系数等诸多优势,近年来得到了广泛的关注和应用 。然而,N 型电池特殊的结构和性能特点,对封装材料提出了更高的要求。
N 型电池片通常比 P 型电池片更薄,对酸碱度及表面应力更加敏感,而且其氧化铝钝化层位于电池正面,正面 PID 现象更为严重 。同时,光伏组件发电主要依赖正面效率,因此 N 型组件需要电阻率更高、阻水性更好、抗 PID 性能更优越的封装材料。POE 胶膜恰好能够满足这些要求。其独特的分子结构使其具有优异的抗 PID 性能,不易水解,能够有效保护 N 型电池片不受外界环境的影响。POE 胶膜的低水汽透过率和良好的机械性能,也能确保 N 型电池组件在各种复杂环境下稳定运行。
目前,N 型电池组件的市场渗透率正在快速提升。据统计,截至 2022 年 12 月初,市场已经投产 TOPcon 电池产能超 33GW,在建和规划产能超 250GW;HJT 电池规划产能达 170GW 。N 型电池组件市场的快速发展,为 POE 胶膜带来了广阔的应用前景。随着 N 型电池技术的不断成熟和成本的降低,未来 POE 胶膜在 N 型电池组件中的应用将更加广泛,市场需求也将持续增长。
POE 胶膜面临的挑战与应对策略
POE 胶膜的主要原材料是 POE 粒子,然而,目前 POE 粒子的供应现状却不容乐观。从供应来源上看,全球 POE 粒子产能主要集中在海外企业手中,如美国陶氏、日本三井、韩国 LG 化学等 。这些企业凭借其先进的技术和长期的市场积累,在 POE 粒子市场占据着主导地位。2021 年陶氏全球 POE 产能占比达 48%,是全球最大的 POE 粒子供应商 。
这种供应格局导致国内 POE 粒子供应高度依赖进口。2017 - 2021 年,我国 POE 进口量从 22.22 万吨增至 63.99 万吨,年均复合增长率 29.95%;进口单价也从 2020 年的 1615.75 美元 / 吨上涨至 2022 年 1 - 7 月的 2843.19 美元 / 吨,涨幅达 75.97% 。供应稳定性也存在问题。由于 POE 粒子被广泛应用于汽车、电线电缆、聚合物改性等多个领域,市场需求旺盛,而光伏级 POE 粒子实际产能远低于名义产能 。在下游光伏市场需求快速释放的情况下,POE 粒子供应偏紧,甚至可能成为产业链的卡脖子环节。据民生证券测算,2023 年全球光伏级 POE 粒子供给约 30 - 40 万吨左右,远小于 POE 粒子需求 。
为了应对原材料供应问题,国内企业采取了一系列策略。加大研发投入,积极推进 POE 粒子的国产化进程。万华化学、卫星化学、东方盛虹等化工龙头纷纷公告新建 POE 产能,且技术多为自研 。截至 2022 年 12 月,国内已规划 POE 粒子产能约为 210 万吨,多数企业通过 “中试 - 放大” 稳健推进 。其中,万华化学千吨级中试装置已经于 2021 年出产品并给下游客户送样测试,2022 年 12 月还计划投资 176 亿元建设 120 万吨 / 年乙烯及下游高端聚烯烃项目,包括 2×20 万吨 / 年聚烯烃弹性体(POE)装置 。
企业也在加强与供应商的合作,建立稳定的供应链关系。通过签订长期供应合同、战略合作协议等方式,确保原材料的稳定供应。一些企业还积极拓展原材料采购渠道,降低对单一供应商的依赖,以应对可能出现的供应风险。
(二)技术壁垒POE 胶膜的生产过程中存在着诸多技术难点,这些技术壁垒给企业的发展带来了不小的挑战。在催化剂研发方面,POE 合成技术主要采用溶液聚合工艺,需要使用茂金属催化剂 。然而,茂金属催化剂的研发难度较大,目前相关核心技术被国外企业垄断,国内在这方面的研发仍处于攻坚阶段。虽然国内高校及研究院所对 POE 合成技术进行过相关研究,开发了具有高共聚性能的茂金属催化剂和非茂有机金属催化剂,但实现工业化的最后一公里路径尚未打通 。
聚合反应控制也是一个关键技术难点。POE 聚合反应需要精确控制反应条件,如温度、压力、反应时间等,以确保产品的质量和性能。不同的反应条件会对 POE 的分子结构和性能产生显著影响,如何实现聚合反应的精准控制,是企业需要攻克的难题之一。
在技术突破方面,国内企业取得了一定的进展。一些企业加大了研发投入,组建了专业的研发团队,与高校、科研机构开展产学研合作,共同攻克技术难题。部分企业在 POE 工艺包和 α - 烯烃技术方面取得了突破。目前陶氏第一代专利将到期,国内科研所、院校结合国外专利到期的情况,对 POE 工艺进行研究并取得了一定成果,使得 POE 工艺方面基本没有问题 。国内目前绝大多数规划 POE 的厂家都配备有 α - 烯烃产能,在技术上能够实现和 POE 同时或者先后投产 。但总体来说,国内企业在技术上与国际先进水平仍存在一定差距,尤其是在催化剂研发方面,还需要进一步加大研发力度,提高自主创新能力,以突破技术瓶颈,提升产品的竞争力。
(三)市场竞争压力随着 POE 胶膜市场的快速发展,越来越多的企业涌入该领域,市场竞争日益激烈。价格竞争是市场竞争的一个重要方面。在市场竞争激烈的情况下,企业为了争夺市场份额,往往会采取价格战的策略。这导致 POE 胶膜价格波动较大,企业的利润空间受到挤压。据海优威新材发布的投资者关系活动记录表显示,2023 年由于胶膜行业仍处于产能整合和出清阶段,市场竞争态势严峻,产品毛利率尚未修复,处于历史低位 。
技术竞争同样激烈。为了在市场中脱颖而出,企业不断加大研发投入,致力于提升产品性能和质量,开发新型的 POE 胶膜产品。具有更高的抗 PID 性能、更好的水汽阻隔性、更优的光学性能等。一些企业通过研发新型催化剂、改进聚合工艺等方式,提高 POE 胶膜的性能和生产效率。
面对市场竞争压力,企业需要不断提升自身竞争力。要持续加大研发投入,加强技术创新,提高产品的技术含量和附加值。通过开发高性能、差异化的产品,满足市场对高品质 POE 胶膜的需求,提高产品的市场竞争力。要加强品牌建设,提升品牌知名度和美誉度。通过提供优质的产品和服务,树立良好的品牌形象,增强客户对品牌的信任和忠诚度。企业还需要优化生产流程,降低生产成本,提高生产效率,以在价格竞争中占据优势。通过加强供应链管理,降低原材料采购成本,提高生产设备的利用率,降低单位产品的生产成本,从而提高企业的盈利能力和市场竞争力。
POE 胶膜的未来发展趋势
在未来,POE 胶膜在技术创新方面将呈现出多维度的发展方向,以更好地满足光伏产业不断发展的需求。
在产品性能提升上,研发人员将致力于进一步提高 POE 胶膜的耐候性。通过对 POE 分子结构的深入研究和改性,使其在更极端的环境条件下,如高温、高湿、强紫外线辐射等,依然能够保持良好的物理性能和化学稳定性,从而进一步延长光伏组件的使用寿命。在抗 PID 性能方面,也会不断优化,通过改进配方和工艺,提高 POE 胶膜的绝缘性能和抗离子迁移能力,有效降低 PID 效应,确保光伏组件的发电效率稳定可靠。
成本控制也是技术创新的重要方向。随着光伏产业的规模化发展,对 POE 胶膜成本的要求也越来越高。企业将加大研发投入,通过优化生产工艺,如改进聚合反应条件、提高生产设备的自动化程度等,降低生产过程中的能耗和原材料损耗,从而降低生产成本。开发新型的原材料或寻找更经济的替代材料,也是降低成本的重要途径。
在新型材料开发上,科研人员将积极探索与 POE 胶膜复合的新型材料,以实现性能的互补和优化。将 POE 胶膜与纳米材料复合,利用纳米材料的特殊性能,如高比表面积、高强度等,提高 POE 胶膜的力学性能、光学性能和阻隔性能。研发具有自修复功能的 POE 胶膜材料,当胶膜在使用过程中受到微小损伤时,能够自动修复,从而提高光伏组件的可靠性和稳定性。
(二)市场前景展望综合多方面因素来看,POE 胶膜的未来市场前景十分广阔,在光伏产业中具有巨大的发展潜力和重要性。
从市场需求角度,随着全球对清洁能源的需求持续增长,光伏产业作为可再生能源的重要组成部分,将迎来更加快速的发展。根据国际能源署(IEA)的预测,未来全球光伏装机容量将持续大幅增长 。这将直接带动对 POE 胶膜等光伏封装材料的需求。尤其是双玻组件和 N 型电池组件市场份额的不断提升,对 POE 胶膜的需求将更为强劲。在一些新兴市场国家,如印度、巴西等,随着其能源结构的调整和对清洁能源的重视,光伏产业发展迅速,为 POE 胶膜提供了新的市场空间。
技术发展也将为 POE 胶膜市场注入新的活力。随着 POE 胶膜技术的不断创新和突破,其性能将不断提升,成本将逐渐降低,这将进一步提高 POE 胶膜的市场竞争力,扩大其市场应用范围。新型 POE 胶膜产品的出现,将满足不同客户和应用场景的需求,推动市场需求的增长。
政策支持方面,各国政府为了推动可再生能源的发展,纷纷出台了一系列支持政策。中国政府在《产业结构调整指导目录》中明确指出要加快聚乙烯辛烯(POE)等特种聚烯烃的开发与生产 。这些政策的实施,将为 POE 胶膜行业的发展提供有力的政策保障和市场环境,促进 POE 胶膜市场的繁荣发展。
总结POE 胶膜作为光伏组件的关键封装材料,凭借其卓越的耐候性、出色的抗 PID 性能和低水汽透过率等优势,在双玻组件和 N 型电池组件等应用领域中发挥着不可或缺的作用。尽管目前 POE 胶膜市场面临着原材料供应紧张、技术壁垒较高以及市场竞争激烈等挑战,但随着全球对清洁能源需求的持续增长,光伏产业的快速发展,以及国内企业在技术研发和产能布局上的不断突破,POE 胶膜的市场前景依然十分广阔。在未来,POE 胶膜将继续朝着技术创新、成本降低的方向发展,为推动光伏产业的进步,实现全球能源结构的绿色转型贡献重要力量。