蓝狮在线● 大会预告:第十一届光伏聚合物国际大会将于2024年7月11-12日在浙江召开!
根据国家能源局公开数据,截至2024年3月底,我国累计发电装机容量约29.9亿千瓦,同比增长14.5%。其中,太阳能发电装机容量约6.6亿千瓦,同比增长55.0%,增速超越水电、火电、核电、风电,成为增速最快的发电形式。
光伏产业的快速发展,带动电池封装胶膜材料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和聚烯烃弹性体(POE)的消费需求不断增长,其技术开发、产能建设活动十分活跃,成为当前化工新材料行业的投资热点之一。
太阳能电池一般都必须通过胶封、层压等方式封装成平板式构造再投入使用,其中以层压封装的方法用的最为普遍,将太阳能电池片正面和背面各用一层透明、耐老化、黏结性好的热熔性乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜包封。
采用透过率高、耐冲击的低铁钢化玻璃做上盖板,用耐湿抗酸的Tedlar复合薄膜(聚乙烯复合膜)或玻璃等其他材料做背板,通过真空层压工艺使EVA胶膜将电池片正面盖板和背板黏合为一个整体,从而构成太阳能电池组件或组件,俗称太阳能电池板或电池板。
EVA胶膜,是以EVA (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)为主要原料,通过添加各种改性助剂充分搅拌后,经热加工成型的薄膜状产品。添加助剂的种类、含量对将会对EVA胶膜的各项性质产生比明显的影响,因此EVA胶膜生产具有一定的技术壁垒。
EVA胶膜上游行业为EVA树脂和石化行业,下游一部分用于光伏组件行业。EVA树脂是由乙烯(E)和醋酸乙烯酯(VA)共聚制得,是一种常见的石油化工产品。
EVA树脂根据其中VA含量不同,用途有所差异。光伏级EVA树脂一般VA含量要求在28%-33%之间。
透明EVA胶膜具有高透光率、抗蜗牛纹、抗紫外湿热黄变性、黏结性好等特点,但反射性差、透水率高,易产生PID(potential induced degradation,潜在电势诱导衰减)现象,导致电池组件功率下降;白色EVA胶膜用于光伏组件电池片下侧的封装,可使太阳光2次反射到电池片表面,提高太阳能组件的发电效率,缺点是价格较高。
POE是采用茂金属催化剂的乙烯、丙烯和“-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)经过配位聚合得到的弹性材料,具有低密度、窄分子量分布等特点,兼具塑料和橡胶的双重特性,综合性能优异,主要被应用在塑料改性(增韧增柔)、汽车部件、光伏封胶膜和鞋材发泡等领域。
其中乙烯基弹性体为主,以乙烯为主要聚合单体,大多为乙烯与1-辛烯或者乙烯与1-丁烯的无规共聚产品,其乙烯含量(质量分数)58%~75%,乙烯与1-辛烯共聚物是目前POE材料中发展迅速的一类。
目前全球POE生产商主要有陶氏、北欧化工、埃克森美孚、三井化学、LG化学等公司,合计产能为238.7万吨/年。
POE胶膜与EVA胶膜相比,具有更高的水汽阻隔率、耐候性能和更强的抗PID性能,其水汽透过率仅为EVA胶膜的1/8,可以有效降低PID效应,主要用于单晶PERC(passivated emitter and rear cell,发射极和背面钝化电池)双面、N型电池组件的封装。
POE材料也有其自身的缺点,主要是使用过程中容易产生气泡、光伏组件层压良率低,而且材料严重依赖进口,采购成本较高,产品和原料供应不稳定。
EPE胶膜即“EVA-POE-EVA”3层复合结构膜,属于共挤型POE胶膜,既具备POE胶膜的高阻水性和高抗PID性能,也具备EVA胶膜的双玻组件高成品率的层压工艺特性,适用于PERC双面双玻、N型双面双玻以及其他耐候性要求较高的光伏组件的封装。
综合来看,POE胶膜和EVA胶膜在不同的细分市场上均有各自的优势和需求,POE胶膜只是部分替代EVA,不太可能完全替代EVA胶膜。
“碳中和”大背景下,光伏产业发展迅速,到2050年电力将成为最主要的终端能源消费方式,其中绝大部分电力由可再生能源发电(绿电)供应。
光伏封装胶膜作为光伏组件主要材料之一,其消费需求旺盛、市场潜力巨大。整体而言,光伏胶膜的未来发展趋势可归纳为以下几点:
目前EVA胶膜是光伏封装胶膜市场的主流材料,生产与供给也已经完全国产化,但是在电池N型化、电池功率大型化、盖板玻璃减薄以及双玻组件增多的趋势下,POE胶膜和多层共挤胶膜(EPE)以其优异的性能,消费需求不断扩大,并加快对EVA胶膜的替代,未来将呈现EVA、POE、EPE等多品种胶膜相互并存的格局。
当前EVA胶膜的生产与供给已经完全国产化,并且部分替代进口产品,处于提质扩产阶段,而POE胶膜由于国内技术研发起步较晚,尚不能自主生产,市场消费完全依赖进口产品,在市场需求驱动下,POE技术研发与产业化成为新材料行业关注的重大热点。POE胶膜由于国内技术研发起步较晚,技术研发与产业化成为新材料行业关注的重大热点。
在我国产业政策指导下,经过能源与新材料行业的努力,POE中试技术攻关进展迅速,聚合单体高碳“-烯烃技术、茂金属催化剂技术以及高温溶液聚合技术壁垒逐渐取得突破,POE工业化装置建设十分密集,2025年将迎来国产POE产能集中释放期,有力支撑POE胶膜技术加快国产化,推动我国光伏产业和新能源行业高质量发展。
通过引入新技术、新工艺、改进机器设备、加大科技含量的方式来加速迭代,我国光伏行业已跨越了粗放型的增长阶段,逐渐步入集约型增长的健康发展阶段。同时,我国光伏产业已成为全球光伏产业的中坚力量,在技术研发及应用方面的话语权举足轻重,未来将通过进一步技术进步来降低发电成本,并推动光伏产业继续成为能源转型的重要支柱。
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