光伏封装材料行业分析：BIPV、轻量化及技术变革带动增量需求

光伏封装材料行业分析：BIPV、轻量化及技术变革带动增量需求1.光伏封装材料：组件质量寿命的关键光伏封装材料处于产业链中游，主要包括光伏玻璃、胶膜、背板和边框。1）光伏玻璃是直接用于太阳能光伏发电和太阳能光热发电系统组件，起到传递和控制光线，或者具有导出电流的作用，目前主流的光伏玻璃根据光伏电池的类型可分为晶体硅光伏玻璃和薄膜光伏玻璃两大类；

2）胶膜是光伏组件的关键材料，玻璃、背板与晶硅电池片间没有连接，在实际使用时容易由于震动等原因导致晶硅电池片损坏，因此需要使用光伏胶膜将光伏玻璃、晶硅电池片、光伏背板三者粘结固定，同时起到保护电池片、隔绝空气的重要作用；3）背板处于光伏组件最外层，主要用于抵抗湿热等环境对电池片、EVA胶膜等材料的侵蚀，起到耐候及绝缘保护的作用，并在一定程度上提升光伏组件的光电转换效率。背板根据材料可分为有机高分子薄膜背板和玻璃背板两大类，目前主流产品为有机背板；

4）边框主要起到固定、密封组件，增强组件强度便于运输和安装等作用，其中铝型材具备重量轻、耐蚀性强、成形容易、强度高、可回收等特点，目前在太阳能组件边框中应用最为普遍。此外，构成组件的材料还包括焊带、硅胶、接线盒等。封装材料是决定光伏组件产品质量和寿命的关键性因素。结构上看，由于单体光伏电池片机械强度差，并且其电极易受空气中的水分和腐蚀性气体的氧化和锈蚀，使得其在露天环境中的应用受到极大限制，所以通常利用光伏玻璃与背板通过EVA胶膜将电池片密封在中间，组成具有封装及内部连接的光伏组件。同时，光伏电池的封装过程具有不可逆性，且电池组件的运营寿命通常要求在20年以上，一旦电池组件的胶膜、背板开始黄变、龟裂，电池易失效报废，因此封装材料对提升和保证光伏组件质量起到至关重要的作用。从成本构成看，封装材料占组件成本比重约27%。其中，铝边框相对其他辅材成本占比最高，单瓦成本占比为8.5%。胶膜在组件中成本占比为8.4%。光伏玻璃受重碱和石英砂价格连续上升影响，成本压力逐步显现，在组件制造成本中占比达到6.8%。背板成本占比相对较低，占整体成本比重的2.9%。封装材料单瓦成本约0.5元，组件价格未来仍有下降空间。根据中国光伏行业协会数据，近年来我国光伏系统初始全投资成本持续下降，地面电站系统成本从2018年的4.92元/W下降到2020年的3.99元/W，工商业分布式光伏系统成本从2018年的4.18元/W下降到2020年的3.38元/W。2021年，受产业链上下游价格波动影响，地面及工商业分布式光伏系统投资成本分别上升至4.15元/W和3.74元/W，其中组件成本占比分别约为46%和51%。按照封装材料成本占比26.6%计算，2021年地面及工商业分布式光伏系统所用封装材料成本分别为0.508元/W和0.507元/W。今年以来，硅料价格高企导致组件价格超过2元/W，预计随着未来产业链新增产能投放及高效电池技术逐步应用，价格有望回归合理水平。2.玻璃：保护层排头兵2.1.传统压延玻璃扩产足，双寡头格局已形成光伏玻璃为光伏组件的最外层，既要高透光、坚固、耐风霜雨雪，还要经受沙砾、冰雹的冲击，多在玻璃表面进行单层或者多层镀膜工艺，以提高玻璃透光率以及耐候性等。光伏玻璃可分为三种类型：超白压延玻璃、超白加工浮法玻璃及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃。因为更高的透光率和更低的自爆率，压延法成为光伏玻璃的主流生产工艺，在光伏玻璃轻薄化趋势下，浮法玻璃抗冲击性好、成品率高的优势得到体现，产品也被部分厂商认可。此外，薄膜组件往往使用超白浮法玻璃，BIPV将为薄膜组件和浮法玻璃带来新的市场机遇。传统压延玻璃现状及后续扩产计划：双寡头格局，后续扩产计划充足。据卓创资讯，截至7月底，信义及福莱特在产产能均超过10000t/d，CR2市占率达45%，其余公司产能均不超过5000t/d，龙头公司与第二梯队公司产能优势领先。从目前在建产线情况看，我们统计在建产能达55930t/d，传统浮法玻璃企业旗滨、南玻后续投产产能规模预计较大，投产后产能有望跃居第二梯队，此外龙头福莱特信义也均有一定规模的在建产能。2.2.BIPV：1.6mm玻璃已受主流厂家认可，TCO玻璃成新看点趋势一：光伏玻璃轻量化，1.6mm玻璃已批量生产为什么产品主要用于屋顶分布式电站，尤其是老旧屋顶？

1）老旧屋顶设计之初不会考虑到光伏组件荷载，1.6mm双玻相较两个2.0mm重量上轻20%，相应的房顶改造费用会降低；

2）理论上来说，光伏玻璃越薄透光率越高，其光电转化效率也越高；3）随着组件的大尺寸化、双玻的渗透率提升，组件减重也使得超薄光伏玻璃的需求打开。目前，亚玛顿已率先具备1.6mm玻璃批量生产能力，且良率在深加工全行业领先。从生产环节上看，目前生产超薄玻璃使用气浮炉才能达到较高良率，目前亚玛顿拥有10条气浮炉产线。亚玛顿今年6月与下游大客户天合光能签订战略合作协议（去年8月与西安隆基合作开发BIPV用1.6mm超薄轻质防眩光玻璃在光伏建筑一体化项目中的应用），根据去年与隆基合作的情况，我们预计与天合光能的合作同样将主要用于BIPV产品趋势二：技术创新薄膜电池在BIPV场景更具有优势，催生TCO玻璃需求1）透光度可调，能更好地与建筑物匹配。薄膜电池制备多使用在线大面积沉积或溅射工艺，可以通过激光划刻工艺改变光伏组件的透光度，比如α-Si薄膜电池产品透光度从5%到75%可调，可满足建筑物的不同需求。2）可做成柔性光伏组件，应用于特殊形状的建筑物上。薄膜电池可大面积沉积在玻璃、不锈钢或者塑料基底上，因此可使用柔性基底材料制备光伏组件，从而更方便地集成到弧形屋顶等特殊形状的建筑物上。3）具备弱光发电性能，温度系数更优。薄膜电池本身具有弱光性能，在太阳辐射强度很低时仍具备发电性能，日发电时间高于晶体硅电池。同时，CIGS薄膜电池的功率温度系数约为-0.31%/℃，高于晶体硅电池的-0.47%/℃，且CdTe薄膜电池在高温下的表现也优于晶体硅电池，因此薄膜电池在相同功率下发电量更高。4）耐阴影遮挡效果好。薄膜组件的每个子电池面积相对整个电池较小，且薄膜组件的电流比晶体硅的要小许多，因此当薄膜组件在局部有阴影遮挡时受到影响更小，其环境适应能力更强。TCO玻璃对可见光具有高透过率和高导电率，是光伏薄膜电池组件的主要配件，其根据镀膜材料不同可主要分为ITO、FTO和AZO三类。其中，ITO玻璃导电性能最强，具有高透过率、膜层牢固的特点，但其光散射功能较差，且In在自然界中的贮量相对较低，生产成本较高。AZO玻璃透光性好、易于掺杂，但存在膜层较软，镀膜后不能钢化，产品刻蚀后存放时间短等问题。FTO玻璃光学性能优良，激光蚀刻容易，成本相对较低，但导电性能略差于ITO玻璃，可通过改造Low-E生产线技术，制造出导电性能更强且具有雾度的产品，符合光伏电池需要TCO玻璃有高散射的要求。在线镀膜产品性能优良，离线镀膜更具成本优势。TCO玻璃制备具有在线镀膜和离线镀膜两种方法。在线镀膜产品膜层强度、耐侵蚀和稳定性等指标均强于离线镀膜，而离线镀膜生产成本更低，且便于根据需要调整工艺参数。目前AZO、ITO玻璃生产多应用离线镀膜工艺，仅FTO玻璃可使用在线CVD工艺进行大面积生产。薄膜电池市占率有望回升，组件转换效率仍有较大提升空间。近年来全球薄膜电池市场份额不断降低，市占率从2010年的约14%下降至2018年的3.2%。2019年受益于FirstSolar碲化镉薄膜组件的产量增长拉动，市占率小幅回升至4.4%，随后因薄膜组件产量增速不及晶硅，市占率再次下降至2021年的3.8%。目前薄膜电池转换效率低于晶硅电池，但理论上其表现应高于晶硅，CPIA预测到2025年碲化镉小电池片实验室最高转换效率有望较21年提升2.5pct至23%，组件量产最高转换效率有望较21年提升3.8pct至20.4%。我们预计随着薄膜电池转换效率不断提升，其在BIPV场景的综合优势有望逐步显现，未来或将与晶硅电池形成强势竞争，从而带动上游TCO薄膜玻璃的需求。政策加持，光伏+建筑景气度高，BIPV渗透率提升空间广阔。2022年7月，发改委发布

《关于印发“十四五”新型城镇化实施方案的通知》，要求推进生产生活低碳化，发展屋顶光伏等分布式能源。同月《城乡建设领域碳达峰实施方案》出台，指出到2025年新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%，并在既有公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统。政策频出为BIPV市场发展指明方向，据中商产业研究院预测，“十四五”期间我国BIPV在分布式光伏中的渗透率或将超过70%。2.3.压延玻璃需求稳步上升，TCO玻璃三年CAGR+74%我们预计十四五期间全球光伏玻璃需求有望快速增长，在以集中式光伏组件参数作为预测基础的情况下，预计2022年需求量对应日熔量有望在5.3万吨/天左右，2025年的需求量对应日熔量有望达到6.20万吨/天。我们用彭博最新预计的22年装机量、23年装机量为CPIA预测范围内偏乐观数，24-25年全球光伏装机新增容量为CPIA预测的中值，22-25年组件规格和单双玻比例采用PVinfolink和CPIA的预测值；据CPIA统计，18-21年全球晶硅电池市占率分别为96.8%/95.6%/96.0%/96.2%，我们假设22-25年晶硅电池占比为96%；

假设2020年双玻组件中2.5mm和2mm玻璃的渗透率各50%，至2025年2mm玻璃渗透率上升至100%，而单玻组件均采用3.2mm玻璃；同时假设光伏组件年产量为装机容量的1.2倍，玻璃窑炉年生产天数360天，而考虑了废品、裁切等因素后的成品率为85%。根据《设计前期建筑光伏系统安装面积快速估算方法》，工程应用中建筑可安装光伏组件的位置主要有屋面、立面墙、幕墙、遮阳构件等几个部位。对于不同类型的建筑造型特点、使用功能需求等要求不同，光伏系统安装的优先级也有区别。住宅建筑由于对自然采光的要求较高，其立面窗户较多，其光伏组件主要安装于屋面。而商业、办公建筑除在屋面安装外，其立面主要为幕墙、实墙面等，适合安装光伏组件。此外，办公建筑对遮阳有一定要求，可结合遮阳功能，设置外置光伏遮阳构件。我们预计2025年国内BIPV组件需求量将达到81.8GW，其中薄膜组件需求量为30.9GW，占比37.7%；薄膜光伏玻璃需求量有望达到1.7亿平方米或者140.0万吨，占光伏玻璃需求量的比例将达到7.4%，22-25年CAGR+73.5%。伴随建筑强制安装太阳能光伏系统的政策出台，BIPV在新建建筑与存量市场都具有广阔的应用空间。新增市场来看，我们通过建筑面积角度，主要估测公共建筑（仅建制镇）、农村房屋、厂房仓库三大类新建建筑的BIPV需求空间。1）根据中国BIPV联盟的预测方法，2020年厂房仓库中钢结构和混凝土建筑的比例各占50%，而随着后续建设用地的趋于紧张，厂房仓库中的多层混凝土建筑占比可能增加，且混凝土建筑的层数也可能在一定程度上增加。我们假设21-25年工厂仓库竣工面积以每年3%的速度减少，但BIPV的渗透率从2020年的1.5%左右线性增加至2025年的100%；2）公共建筑采用建制镇的竣工面积，并假设其竣工面积维持稳定增长；不考虑城市住宅，假设农村住宅竣工面积增速为-5%；3）《关于报送整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》明确规定县（市、区）党政机关建筑，学校、医院、村委会等公共建筑，工商业厂房以及农村居民住宅的屋顶总面积可安装光伏发电比例分别不低于50%、40%、30%和20%。因此，我们分别假设到2025年公共建筑面积以及农村住宅安装分布式占比分别为35%、10%；农村住宅分布式渗透率为《通知》中的1/2主要原因在于目前试点县仅为676个，公共建筑竣工的渗透率为35%主要在于我们认为政策推动下公共建筑将起到带头作用，此外前文提到的“光伏+”的潜力场景也多为公共建筑上的应用；考虑到目前BIPV在公共建筑和住宅中的应用相对受限，我们假设到2025年公共建筑/农村住宅BIPV在分布式渗透率分别有望增长至60%/50%；4）我们假设公用建筑平均为4层，农村住宅为3.5层。根据上述假设，我们预计到2025年国内新增BIPV组件需求量有望达到46.0GW，十四五期间需求总量将达到121.3GW。存量市场来看，1）根据中国光伏协会统计，2020年我国建筑面积存量为600亿平方米，其中可安装光伏电池的面积比例约1/6，结合2021年我国建筑业房屋竣工面积为40.83亿平方米，当前房屋存量面积约为640.8亿平方米。我们假设2021-2025年存量房屋可安装光伏系统的面积占1/6，同时保守估计2021-2025年存量改造比例每年提高1%，到25年改造比例将达到5%；2）由于组件成本及已有建筑改造难度限制，且存量建筑通过后期加装光伏电池组件的BAPV模式更便于快速推广，目前BIPV在分布式光伏中的渗透率仍较低，2021年我国主要光电建筑产品生产企业BIPV总装机容量约709MW，仅占当年国内分布式光伏装机量的4.5%。我们预计未来受政策及技术因素驱动，BIPV存量改造市场有望实现快速放量，结合中商产业研究院对BIPV在分布式光伏中的渗透率预测，假设22年存量市场中BIPV与BAPV占比分别为10%/90%，保守假设到25年占比分别为60%/40%。综合上述假设，我们预计到2025年国内存量BIPV组件需求量有望达到35.8GW，十四五期间需求总量将达到64.8GW。按照建筑屋面与立面的比例为2.5：3.5进行计算，则2025年国内屋面/立面BIPV组件需求量分别有望达到13.4/22.4GW，占比分别37%/63%。此外，目前在建筑立面应用中，薄膜电池占比约56%，晶硅电池占比约44%；在建筑屋面应用领域中，晶硅电池占比可以达到90%，而薄膜电池仅为10%。我们据此假设21-25年屋面薄膜组件渗透率为10%，立面薄膜组件渗透率为56%。综上，我们预计2022-2025年国内BIPV组件总需求分别约15/28/55/82GW，其中薄膜组件分别约6/10/20/31GW。2022-2025年国内TCO玻璃需求量分别约0.3/0.6/1.2/1.7亿平方米，或者26.8/49.9/95.2/140.0万吨，占光伏玻璃整体需求的比例分别约2%/3%/6%/7%，十四五期间薄膜用TCO玻璃有望受益于BIPV东风迎来快速增长。2.4.需求造就差异化企业海外发达国家建筑光伏起步较早，BIPV发展较为成熟。国内公司亚玛顿已成为特斯拉合格供应商，solarroof上半年屋顶安装情况为23个/周，预计在Q4继续安装太阳能屋顶，同时正在开发3.5版本屋顶。美国于8月通过《2022年降低通胀法案》，该法案提出投入3690亿美元将用于气候变化和清洁能源，明确了对风能和光伏项目给予长期税收抵免，后续特斯拉有望恢复1000个/周的屋顶安装计划。国内方面，亚玛顿与天合签订3.375亿平米1.6mm玻璃长单，且与西安隆基新能源有限公司有1.6mm玻璃相关合作，后续业绩弹性可期。薄膜组件方面，FirstSolar系世界最大的薄膜光伏组件生产商（21年占据全球近85%的市场份额），21年薄膜组件产量7.9GW，并规划24年产量目标达16GW。国内受益于钙钛矿电池产业化推进以及BIPV渗透率提升，我们预计24年薄膜组件需求有望超过20GW，按照单GW对应600万平米玻璃需求计算，预计24年FS/国内TCO玻璃需求将达到0.96/1.20亿平米。1）金晶科技为国内TCO导电膜玻璃龙头企业，批量稳定生产产能达3000万平米，未来随着美国FS公司加快扩产，以及国内钙钛矿电池技术突破叠加BIPV推动，TCO玻璃需求望迎来快速增长，公司具备先发优势，TCO玻璃板块有望成为新的增长点。2）洛阳玻璃托管碲化镉及铜铟镓硒薄膜电池资产，我们预计23年产能将达到1.7GW。同时公司也具备TCO玻璃生产能力，后续行业若放量有望实现协同。3.胶膜：密封保护的中坚力量3.1.EVA膜为主流，PVB膜为BIPV的最优选择胶膜的主要作用包括：1）为光伏组件材料起到粘接作用及提供结构支撑；2）为太阳能电池起到高透光作用及提供最大光耦合；3）为光伏组件起到物理隔绝作用及提供电气绝缘和水汽阻隔；4）为光伏组件起到热传导作用及提供优异的耐候性等。分类看，光伏胶膜主要分为EVA、POE和PVB膜三种，其中EVA的市场份额超70%。透明EVA主要用在组件正面，白色EVA胶膜在透明EVA胶膜基础上添加白色填料预处理，可有效提升反射率，主要用于组件背面封装，在双玻组件中可提升功率7-10W，在单玻组件中可提升功率1-3W。BIPV组件用胶膜有何不同？性能上PVB膜为最优选（但价格较高）。作为建筑的一部分，BIPV组件对于粘性要求相对更高，可使用热塑性胶膜，即PVB胶膜。原因：（1）聚合度高，平均聚合度为1700±50，可增强玻璃的强度；（2）BIPV光伏组件采用PVB代替EVA制作能达到更长的使用寿命，EVA长期使用会老化黄变；（3）PVB有很强的粘接性能，安全性高于EVA膜；（4）PVB膜的配方简单，品质控制稳定，保质期长；（5）PVB膜流动性要差，可以防止加工过程中胶膜流溢情况发生。此外，EVA胶膜整体耐候性较差，无法做到100%绝缘，遇水容易发生分解，不适用于BIPV中的应用，POE/EPE胶膜比传统的EVA胶膜具有更好的水汽阻隔能力和抗老化能力，更加适用于双玻组件。政策明确建筑光伏应采用PVB胶膜。根据我国《玻璃幕墙工程技术规范》相关规定，“玻璃幕墙采用夹层玻璃时，应采用干法加工合成.其夹片宜采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片”，《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》提出“

对有采光和安全双重性能要求的部位，应使用双玻光伏幕墙，其使用的夹胶层材料应为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)”，此外，住建部于2014年印发建筑光伏组件所用PVB及EVA胶膜标准，对产品性能提出明确规定。基于以上优势，采用PVB胶膜制作的BIPV光伏组件能达到更长的使用寿命，并获得更强的安全性，部分厂商如晶科能源已开发采用PVB胶膜封装的BIPV光伏组件。目前PVB胶膜主要应用于建筑及汽车玻璃领域，21年在光伏材料的应用占比仅14%，在光伏胶膜整体市场占有率不足2%，主要受限于光伏级PVB胶膜生产难度较大，组件封装成本高等因素。当前PVB胶膜市场主要被美国首诺公司、杜邦和日本积水化学、可乐丽垄断，国内仅德斯泰等少数企业具备光伏级PVB胶膜生产能力。我们认为受益于政策东风及性能优势双重因素，未来PVB胶膜需求有望迅速崛起。3.2.市场规模随下游需求增长，或出现结构性紧缺胶膜需求量稳定增长，EPE型胶膜市占率有望持续提升。我们测算出2021-2025年全球对应的光伏胶膜需求量分别为20.2/28.5/29.3/30.4/33.1亿平方米。具体看，主要测算假设为：

（1）同前文，全球光伏新增装机量有望在2022-2025年实现250/260/273/300GW；（2）根据国家能源局，我们假设光伏组件安装量和生产量的配容比为1.2；（3）每GW光伏胶膜需求量会随着电池技术的不断进步。单位面积组件输出功率的逐年提高而呈现逐年下降的趋势。此外，根据CPIA对未来各类胶膜市占率的预测，透明EVA胶膜随着双玻组件的市场占比提高，其市场份额或将逐年递减。而白色EVA和POE胶膜未来市场份额或将保持不变，公挤型EPE胶膜市场份额或因BIPV和双玻组件的普及从而大幅提升。短期行业趋势或出现缺口，主要受制于上游原材料供应限制。2021年下半年业界普遍认为2022年胶膜粒子的供应在胶膜粒子扩产周期长且加工难度较高的背景下处于紧平衡。按彭博上调的2022年全球光伏需求量预测，我们测算2022年EVA胶膜需求约112.9万吨，POE需求约24万吨，而据PVInfoLink测算，EVA粒子在海外供货不变的前提下，22年累计光伏料产能可达112万吨，仍存1万吨的供给缺口。原料价格波动明显，长期来看EVA仍具成本优势。2020年受疫情影响，企业开工主要集中在下半年，供需缺口引发光伏胶膜产品价格迅速上涨。2021年以来受疫情不确定性及地缘政治冲突等多重因素影响，上游原材料价格处于高位，EVA树脂价格自2021年8月以来基本保持在2万元/吨以上，POE树脂价格呈现阶梯式增长趋势，22年8月已上涨至约2.5万元/吨，企业毛利承压。PVB树脂自21Q1以来价格迅速上涨，到21年末逐渐趋于稳定，22Q1PVB树脂采购价约2.2万元/吨。长期来看，EVA树脂价格低于POE树脂，成本方面更具优势。3.3.产业链集中度最高环节，第二顺位竞争激烈光伏胶膜行业高度集中，2020年CR3达到75%以上。竞争格局来看，光伏胶膜龙头企业

福斯特处于绝对领先地位，其市占率自2014年的44.06%提升至2020年的55.00%，同时公司产品矩阵较为完整，布局POE膜业务较早，目前在产+在建各2亿平米产能。斯威克、海优新材分别位列行业二、三名，全球光伏胶膜市场基本被中国企业占据。胶膜企业扩产状况：头部胶膜企业扩产规划足。除了龙头公司福斯特扩产较多外，上海天洋胶膜业务扩产计划也较大，未来在产能上有望进入行业前三。上海天洋目前扩产计划4.5亿平米，今年预计新增14条产线，叠加原有产能有望于2022年年底实现1.6亿平米的年产能，23年仍有3亿平产能投放。EVA粒子的采购是扩产的重要影响因素，上海天洋进入行业较早，采购占优势，优先从韩国的供应商处进行增量扩充份额，并签订长协订单保证供应，同时也加大了国内的供应商的合作。4.传统背板：逆境中差异化产品仍有一隅之地光伏背板是一种位于光伏组件背面的层压板。作为隔绝组件内部电池片及封装胶膜等材料与外界环境的重要部分，要求其在绝缘性、阻隔性和耐热性方面需具有优异的性能，为光伏组件在恶劣户外环境中提供长期可靠的保障。目前，市场上使用的背板有含氟背板、不含氟背板、玻璃背板和其他背板四类，按生产工艺分主要有复合型、涂覆型和共挤型三类。2021年，含氟背板是市场主流，占比为65.9%，其次是玻璃背板市场占比24.4%。但未来几年，从发电量、环保及成本考虑，含氟背板市场份额呈下降趋势，不含氟背板、玻璃背板、其他背板市场份额呈现不同程度增长。从组件角度看，根据CPIA，双玻组件市场份额将在2023年实现50%的渗透率，2025年实现60%的渗透率，并逐渐替代双玻组件所替代。复合型光伏背板种类可以分为含氟背板和无氟背板，结构上看主要有三层。其中最外层结构为耐候层，通常使用以PVF和PVDF为主的含氟材料，中间层主要起支撑作用，要求能耐高低温，机械性能稳定，电绝缘性优良，抗蠕动性，耐摩擦性，一