光伏添加剂行业发展概况

光伏添加剂行业发展概况

光伏添加剂行业发展概况能源和环境问题是各国经济可持续发展的突出问题。随着传统能源如煤炭、石油和天然气的大规模开采利用，生态环境保护的压力与日俱增，而社会经济的不断发展使得全球能源需求持续增长，进一步突出了能源和环境问题。在此背景下，发展太阳能、风能及水力发电等各种可再生能源已成为世界各国的战略共识，其中太阳能因具有成本低廉、清洁环保、受地域限制少等诸多优点，逐渐成为新能源领域重点发展的产业之一。光伏发电是指利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的技术。光伏行业是以光伏发电技术为核心，围绕硅材料的应用开发形成的光电转换产业链，包括上游的高纯多晶硅原材料生产、中游的太阳能电池和组件生产、下游的集中式/分布式光伏发电站建设等。行业光伏添加剂产品主要应用于太阳能电池片的生产环节，位于光伏产业链的中游，是太阳能电池片生产工艺中清洗制绒、刻蚀抛光环节的重要辅助材料。优质的光伏添加剂在提高太阳能电池片光电转换效率、加快电池片制备速率以及减少制备过程中化学品消耗等方面具有重要意义，是电池片制造环节降本增效的重要材料之一。光伏材料迎来发展机遇期各国推动新能源发展，光伏产业发展获得政策支持。传统化石能源的消费会排放大量的温室气体，为实现碳中和目标，各国大力推动新能源发展。2020年12月，美国国会通过法案，将太阳能投资税收抵免（ITC）延长两年，并为研发提供额外资金。2020年10月，日本经济产业省公布了《2050年碳中和的绿色成长战略》，在海上风能、氢能源、太阳能等14个重点领域，提出了财政预算、税收、金融、法规和标准化、国际合作5个方面的政策措施。光伏产业以硅为主线。光伏产业上中下游包括硅料、硅片、电池片、组件、光伏应用系统等环节。具体来看，硅片环节有辅材金刚线等，电池片环节有辅材银浆、铝浆等，组件环节辅材有玻璃、胶膜、背板、焊带、接线盒、铝边框及密封胶等，光伏应用系统环节涉及到汇流箱、逆变器、控制器、蓄电池以及支架等。据CPIA数据，2020年我国多晶硅产量39．2万吨，占全球比重75．2%，硅片产量161．3GW，占比97．4%，电池片产量134．8GW，占比82．5%，组件产量124．6GW，占比76．1%。光伏发电成本不断下降，平价时代到来光伏行业发展前景广阔。与化石能源相比，太阳能具有储量丰富、利用过程清洁等诸多优点。在全球呼吁控制碳排放的今天，太阳能具有广阔的发展前景。据CPIA估计，到2025年，乐观情况下，全球光伏新增装机规模达330GW，CAGR为20．5%，保守情况下光伏新增装机规模达270GW，CAGR为15．7%；乐观情况下，我国光伏新增装机规模为110GW，CAGR为17．9%，保守情况下光伏新增装机规模为90GW，CAGR为13．3%。相较于其他发电方式，光伏发电成本下降明显。多年来，随着光伏行业技术的进步，相较于其他发电方式，光伏发电成本下降明显。2009-2020年间，我国光伏发电成本累计下降89．7%。全球光伏地面电站加权平均度电成本也不断下行，从2010年的0．378美元/kWh下降至2019年0．068美元/kWh，累计降幅达82．0%。平价项目快速增长，2020年规模已超竞价项目。随着光伏发电效率的快速提升和成本的稳步下降，平价项目快速增长。2020年8月5日，国家发改委、国家能源局发布2020年平价光伏、风电项目名单，其中光伏项目33．05GW。9月30日，国家能源局综合司公布光伏竞价转平价上网项目，涉及装机规模8GW。全年平价项目共计41．05GW，大幅超过竞价项目，或意味着光伏平价时代到来。产能扩张与技术迭代交替发生，技术迭代可能带来新的材料需求。光伏行业发展的历史是不断降本增效的历史。当一代技术在光伏行业开始应用时，各大企业会纷纷扩产，抢占市场，从而会影响产品价格，间接影响电站收益。当产能扩张无法满足降本增效需求时，新一轮的技术变革会开启，推动行业继续降本提效，进而带来产业链相关环节的格局变化，也会带来新的材料需求。多晶硅制备工艺分为改良西门子法和硅烷流化床法。当前制备多晶硅的工艺包括改良西门子法和硅烷流化床法，产品形态分别为块/棒状硅和颗粒硅。改良西门子法工艺成熟，是目前制备多晶硅的主流工艺。据CPIA发布的《中国光伏产业发展路线图》（2020年版），2020年采用此方法生产出的棒状硅约占全国总产量的97．2%。颗粒硅虽然相比棒状硅有诸多优势，但技术壁垒较高，目前国内仅有保利协鑫掌握硅烷流化床工艺，预计未来仍以改良西门子法为主。改良西门子法工艺成熟，已实现闭路循环。改良西门子法核心是三氯氢硅与高纯氢气在钟罩式还原炉内发生化学气相沉积反应还原生成多晶硅，该工艺还包括硅粉和氯化氢合成三氯氢硅、二氯二氢硅与四氯化硅反歧化、四氯化硅冷氢化以及还原尾气回收。二氯二氢硅和四氯化硅是还原反应的副产物，反歧化和冷氢化反应实现了副产物的重复利用，实现了闭路循环。硅烷硫化床法产品性能优良，目前仅保利协鑫实现规模化生产。硅烷流化床法产品形态为颗粒硅，其具有纯度高、耗能低、投资少以及利于连续直拉单晶等诸多优点。流化床法工艺的核心是将硅烷气体在流化床反应器中直接热分解为颗粒状的多晶硅产品。其与改良西门子法不同的是三氯氢硅先经过歧化反应生成硅烷气，再将硅烷气通入流化床中，硅烷气受热分解并在多晶硅晶种上沉积，不断生长形成颗粒硅从流化床底部排出。目前国内仅保利协鑫取得技术突破，实现商业化生产，行业整体仍未实现大规模应用。多晶硅价格不断上升，产能持续扩张。2020年5月以来，受益于海外产能关停和下游需求回暖，多晶硅价格一路走高，致密料自60元/kg上涨至236元/kg，涨幅达293%。由于光伏发电的广阔发展前景，多晶硅需求将不断提升，通威股份、保利协鑫、新疆大全等一线多晶硅企业也开启了扩产之路，若现有扩产计划全部如期达产，2022年我国多晶硅产能有望达到95万吨，较2020年增长126%。三氯氢硅新增产能较少，中短期供需仍偏紧。多晶硅需求的持续增长带动原材料三氯氢硅需求的增长，形成供需错配，三氯氢硅价格一路上扬，由去年11月的4000元/吨上涨至12000元/吨，涨幅达200%。但随着技术的进步，改良西门子法三氯氢硅单耗会有所下降，且硅烷流化床法三氯氢硅单耗大幅小于改良西门子法，叠加三氯氢硅扩产周期较长，扩产收益具有不确定性，导致厂家谨慎选择扩产计划，三氯氢硅未来两年新增产能较少。预测，2021/2022年三氯氢硅总需求分别为44．8/51．0万吨，供需缺口分别为4．5/6．3万吨，中短期供需偏紧料将持续。燃料成本占比高，行业开工率维持低位。工业硅生产成本包括原材料成本、人工成本和燃料动力成本，其中燃料动力成本占较大，达30%，是名副其实的能耗大户。受限电政策影响，行业开工率无法大幅提升，只能维持在50%-60%之间。光伏行业上游产业近年来中国光伏电池产量保持着逐年稳定增长的趋势，2017年光伏电池年产量为9453．9万千瓦，到2021年上升至23405．4万千瓦，期间增长幅度达到13951．5万千瓦。2022年1-8月光伏电池累计年产量为19862．4万千瓦。光伏电池的产量大幅度增加，为光伏组件产业提供了良好的电池供给保障。目前太阳能光伏电池所用的封装玻璃，主要是低铁钢化压花玻璃，它能增强光伏组件的抗冲击能力，保护电池片不被腐蚀，增加电池片寿命，并起到密封组件的作用。2017-2021年我国钢化玻璃产量整体呈上升趋势，2021年钢化玻璃产量为61998万平方米，同比增加16．3%。2022年1-9月我国钢化玻璃产量下滑至41764．7万平方米，同比减少5．1%。钢化玻璃最为光伏组件的原材料之一，其产量的减少及价格的上涨，很可能造成光伏组件厂商不仅一片难求无法采购到玻璃导致停产无法供货，还会带来利润降低甚至在盈亏线上下波动不稳定的问题。工业硅主要用于铝合金工业、非铁基合金的添加剂、化学工业，经一系列工艺提纯后生成多晶硅和单晶硅，供光伏产业及电子工业使用。工业硅作为‘硅能源’产业链最基础的原材料，近年来下游需求持续向好、企业扩产意愿强烈。2017-2021年中国工业硅产量整体呈上升趋势，由2017年的220万吨增长至2021年的261万吨，增长幅度达到41万吨。2022年上半年中国工业硅产量为143．6万吨，同比增长26．9%。虽然我国是全球最大的工业硅生产国、消费国和出口国，但仍存在高品质硅石依赖进口、供应保障不足、产业迭代升级困难的局面。EVA胶膜也是光伏组件的组成部分之一，其作用是粘结电池与光伏玻璃、电池与背膜。近年来我国EVA胶膜持续增长，2017年我国EVA胶膜年产量为55．5万吨，到2021年增长至100．76万吨，相比2017年产量将近翻了一倍。2022年上半年EVA胶膜产量仍保持着高速增长，产量为79．6万吨，增速达到95．93%。由于近年来我国光伏行业迅猛发展，我国已成为全球EVA产量和消费量最大的国家。但是我国的EVA仍高度依赖进口，特别是2020年以前，我国EVA树脂进口依存度始终维持在60%以上。不过，从目前的我国EVA胶膜产能不断扩大的形势来看，未来我国对EVA进口的依赖度将逐渐降低，同时EVA胶膜优异的封装性能、良好的耐老化性能和低廉的价格将更进一步促进我国光伏组件行业的发展。随着光伏行业市场竞争日益激烈，一方面中国光伏接线盒市场规模不断扩大，国有化率有所提升；另一方面国内的光伏接线盒设计制造水平显著提高，产品更新换代加速。光伏接线盒不仅作为光伏组件主要原材料之一发挥引出汇流条的作用，其销量与光伏组件下游产业的光伏装机量直接挂钩。2019年由于受到平价上网政策的影响，全国光伏新增装机量出现较大幅度下滑，需求减少导致光伏接线盒的市场规模也随之下降。但其后出现回温，2020年开始中国光伏接线盒的市场规模保持上扬走势，预计2022年规模可达26．8亿元。市场规模的扩大将增加光伏接线盒的研发投入，是其质量、寿命、技术进一步提升，从而为光伏组件产业输出工艺更领先的光伏接线盒。光伏行业背板类型多样，透明背板是未来趋势光伏背板生产工艺分为复合和涂布两种。太阳能背板的原材料主要有PET基膜、氟材料和胶粘剂。其中PET基膜主要提供绝缘性能和力学性能，但耐候性比较差；氟材料主要为PVF（聚氟乙烯）和PVDF（聚偏氟乙烯），分为氟膜和含氟树脂两种形式，提供绝缘性、耐候性和阻隔性；胶粘剂在复合型背板中用来粘贴PET基膜和氟膜。光伏背板生产工艺分为复合和涂布两种，复合指通过胶粘剂将氟材料以氟膜的形式复合在PET基膜上，涂布通过特殊工艺将含氟树脂直接涂覆在PET基膜上。目前市场上应用的主要是复合背板，市占率在75%以上。光伏背板种类多样。根据是否含氟可以将背板分为双面氟膜背板、单面氟膜背板和不含氟背板，因其各自耐候性等特性适用于不同环境，总体来说对环境的耐候程度依次下降，价格也依次降低。还可以根据所用氟材料的不同，将氟膜分为T膜和K膜。T膜即PVF薄膜，K膜即PVDF薄膜。例如TPT型背板就是在PET基膜的双面复合上PVF薄膜，是目前市场上双面含氟背板中最常见的类型，其可以保护组件背面免受湿、热和紫外线侵蚀。市场格局相对集中，需求稳定增长。经过多年的发展，光伏背板行业形成了相对集中的竞争格局，2019年CR5为80%，其中赛伍技术出货量1．65亿平米，市占率为30%，连续多年位居全球第一，中来股份以1．16亿平米的出货量位居第二，市占率为21%。从需求端来看，受双玻组件市占率提升影响，光伏背板增速有所放缓，预计2023年光伏背板需求7．12亿平米，CAGR为4．55%。背板透明化是未来趋势。相对于普通背板，透明背板可以适用于双面电池，提升发电效率。相对于光伏玻璃，等面积透明背板更加轻薄，且抗紫外线、耐盐碱性能更加优异。因此，在工商业屋顶项目和人力成本较高地区，透明背板有着绝对的优势。目前赛伍技术、中来股份、旗滨集团等都开始布局透明背板赛道，随着技术的进一步成熟，透明背板成本预计存在着30%左右的下降空间，市占率也有望不断提高。光伏行业胶膜集中度高光伏胶膜用于粘接玻璃/背板与电池片。光伏胶膜主要用于光伏组件的封装环节，是光伏组件的关键材料。光伏胶膜在一定条件下会发生熔融粘结与交联固化，将玻璃/背板与电池片粘结起来，并起到保护电池片的作用。太阳光通过玻璃、胶膜照射到电池片上产生电流，因此胶膜需要具备高透光率。同时为保证光伏组件的工作年限达20年以上，对胶膜耐候性、粘结强度、耐老化等性能要求较高。光伏胶膜生产工艺步骤包括混料混拌、熔融挤出、压延、压花、切割、收卷。光伏胶膜的生产以EVA/POE树脂为主要原材料，辅材包括交联剂、增粘助剂、抗老化剂等。根据福斯特数据，在EVA胶膜生产成本中，树脂成本占比超过81%，其他辅材成本占比9%，制造费用占比8%。胶膜生产第一步是混料混拌，即将树脂颗粒以及相应助剂按比例配好，加入混拌机，在密闭回转状态下混拌一段时间。熔融挤出就是将混拌好的上述材料进一步混合、熔融，并从挤出口挤入压延机。压延指利用压辊压力将上述挤入物压制成薄片。压花指通过花辊和压辊将上述薄片表面压出一定形状的花纹。然后按产品的不同宽度要求进行切割，待切割好后，按照一定长度收卷得到成品。根据树脂原材料的不同，可以将胶膜分为EVA胶膜、POE胶膜和EPE胶膜。EVA胶膜以EVA树脂为主要原材料，分为透明EVA胶膜和白色EVA胶膜，白色EVA胶膜在透明EVA胶膜原材料的基础上混入了白色填充物，例如钛白粉。POE胶膜以POE树脂为主要原材料。EPE胶膜又称共挤型POE胶膜，将EVA与POE共挤压膜，结合了两者的优点。市场化的EPE胶膜共有三层，两边的EVA层、POE层以及中间的共聚物树脂抗极化层。由于成本等原因，目前主要商业化应用的胶膜是透明EVA胶膜，2020年市占率达61．40%。白色EVA胶膜市场占比17%，POE胶膜市场占比14%。行业壁垒较高，市场集中度高。光伏胶膜行业具有较高的壁垒，包括技术壁垒、客户壁垒以及资金壁垒。光伏组件的运营寿命较长，达20年以上，因此对胶膜的透光率、收缩率、延伸率、剥离强度、交联度、耐老化等方面有严格要求，这也造成了胶膜配方、改性技术、生产工艺方面的高技术门槛。对于国内光伏组件厂商，海外市场占据相当大的比重，而国际认证是光伏组件产品进入相关进口国的通行证（如：TUV认证、UL认证、JET认证），该认证有严格的标准和复杂的认证程序，组件厂商不会轻易更换上游供应商，造成了上游胶膜行业具有较高的客户壁垒。胶膜行业对生产设备，生产技术等要求高，其购买与维护成本高昂，具有一定的资金壁垒。经过多年的发展，国产胶膜市占率不断提高，胶膜产能不断从海外向国内转移。根据CPIA的数据，2020年福斯特市占率达到了55%，斯威克和海优新材分别占比13%和11%。各大企业不断扩产。为抢占市场和满足日益提高的光伏性能要求，各大龙头公司纷纷开启扩产之路。POE胶膜因其优异的性能，能够适用于双玻组件，成为了各大企业扩产的重要选择。以福斯特为例，公司原计划于2021年在浙江杭州投产2亿平的POE胶膜，并有7．5亿平的EVA胶膜+POE胶膜分别计划于2022/2023年投产。光伏行业产业链光伏组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。是由光伏组件片或者由激光切割机或是钢线切割机，切割开的不同规格的光伏组件的组合。由于单体太阳电池不能直接做电源使用，所以，想要作为电源则必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。其作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。光伏组件主要包括光伏电池、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒等九大核心组成部分。在光伏组件产业链中，上游产业主要包括光伏组件原材料、光伏组件设备，中游产业主要为组件制备，下游产业主要包括集中式光伏电站、分布式光伏电站、光伏交通等应用领域。光伏行业需求持续增长我国是光伏玻璃生产大国，每年大量出口。据百川资讯统计，截止2021年9月，我国光伏玻璃有效产能约1290万吨，占世界产能85%以上，海外产能主要集中在信义、福莱特、Interfloat和Borosil四家公司，占比较小。2019/2020年，我国分别净出口