中金研究

近期部分厂商推出改性硅胶产品，采取全贴合工艺应用于组件封装场景，目前处于客户验证阶段。我们看好液态胶具备高透光性、耐候性和绝缘性，工艺适配BC、钙钛矿电池技术，有望成为下一代电池封装新材料。

Abstract

摘要

光伏领域所用的粘接密封胶传统产品为有机硅胶，近期新品改性硅胶产品出台，为组件封装提供一种新型可选方案。有机硅胶主要应用于组件边框粘结、接线盒粘结及灌装，虽然在电池封装材料中体量较小，但其具备高粘结性、绝缘性、耐老化性等，在电池封装领域地位不可忽视，根据我们测算2025年全球光伏胶粘剂市场规模有望达88.7亿元，三年CAGR为15%。近期改性硅胶产品出台，基材为有机硅材料，我们认为该技术具备较大发展空间，有望成为下一代封装技术布局窗口。

改性硅胶材料性能较佳，涂胶工艺适配XBC、钙钛矿电池。材料性能方面，硅胶透光性高于胶膜，有利于提升组件光电转化效率，同时在紫外线下具有良好的稳定性、耐久性、没有挥发物。工艺方面，我们认为由于涂胶能够精准定位，如跳过BC电池背面焊点，适配工艺复杂度、精度要求显著提升的XBC、钙钛矿技术。此外，改性硅胶具备经济性，由于胶膜和液态胶固化路径不同，单位面积胶水用量克重数为胶膜70%左右，因此若使用改性硅胶封装，我们预计组件厂单GW胶水采购价值量有望减少30%。

改性硅胶技术目前处于初期阶段，解决透水性、设备资本开支高、生产效率低三个问题有利于加速改性硅胶技术产业化和商业化进程。1）透水性问题：虽然硅胶具备高透光性，但是阻水性能较差，目前厂商通过增加其他助剂而提升阻水性能；2）设备成本较高问题：光伏设备单GW资本开支为8千万元，使用改性硅胶封装，工艺中需将层压机替换为涂胶机，目前涂胶机单GW设备资本开支为4千万元，封装设备成本较原先提升37%，我们认为未来或将采用In house方式或降低设备精度解决设备成本问题，我们预测设备成本有望下降至800万元/GW；3）生产效率较低问题：传统层压制作一版组件时间为15-18分钟，一版约为10-20片组件，目前采用涂布工艺单片组件制作时间为1分钟，涂胶工时较长，我们认为可以优化产线提高生产效率，如增加涂胶工位提高加工速度。若以上问题可以解决，我们测算5年内成本下降空间为45%，且成本较POE胶膜低22%。

风险

行业竞争加剧风险，技术发展及产业化不及预期，需求不及预期风险。

Text

正文

传统产品：有机硅胶——光伏组件粘结关键材料

有机硅胶——光伏组件核心封装材料之一

光伏行业一直围绕降本增效主旋律发展，近年电池组件技术持续迭代，N型TOPCon、HJT、钙钛矿、BC电池、叠层电池百花齐放，光伏主产业链的技术变革对于辅材封装提出更高要求，如高阻水、高抗PID性能等。目前电池封装材料以胶膜、玻璃、铝边框、密封胶为主，我们认为密封胶虽然在电池封装材料中体量较小，但其具备高粘结性、绝缘性、耐老化性等，在电池封装领域地位不可忽视，并且技术仍具备较大发展空间，下文我们将先对传统光伏用密封胶-有机硅胶做详细阐述。有机硅胶是光伏领域主要应用的粘接密封胶，应用场景包含1）在装框（铝边框与层压件）和安装接线盒（接线盒与背板）两个步骤中需涂覆有机硅胶，起粘接、密封、绝缘作用，保证组件和电池片寿命；2）接线盒灌封需采用有机硅胶将接线盒浇注成一个整体，对于未使用胶水灌封的接线盒，需要在汇流条与背板切口处进行密封。具体来看：

► 粘结光伏层压件与铝边框：电池片与胶膜、背板、玻璃层压后，需要使用胶粘剂粘接层压件与铝边框，也就是将有机硅胶涂抹至铝边框边缘处，铝边框结合硅胶打边加强了组件的密封性能，这是有机硅胶在光伏组件中用量最大的场景。由于光伏组件常建于地面、屋顶等室外场所，且使用时间较长，因此光伏用胶除必备的粘接、密封、电气绝缘性能之外，还需满足高透光性、耐老化性等，防止光伏组件在使用环境中损坏。

► 粘结及灌装接线盒：光伏组件完成封装后，通过涂抹有机硅胶至接线盒底部边缘，将接线盒粘接到背板上。为防止接线盒老化脱落，通常会选用粘接性、耐老化性、抗撕裂性优的有机硅胶。同时，接线盒内元器件的绝缘性能要求高，需要对接线盒本身进行灌封以保持内部元件稳固，避免因为运输或长期使用过程中器件松动滑落等问题，提高其散热、绝缘、防潮减震性能。目前大多数厂商会选择绝缘性、导热性、流动性优的双组份有机硅灌封胶。对于未使用灌装胶灌封的接线盒，需要在汇流条与背板切口处进行密封，以防止外界水汽从汇流条渗透到组件内部，影响电池片转换效率。对于该类胶粘剂，需要具备良好的电气绝缘性、适宜的粘度（粘度过低则胶粘剂堆积厚度不够，粘度过高则无法完全浸润汇流条母线，两种情况均会影响密封效果）。

有机硅胶是一种重要的封装材料，具备密封性能好、粘结强度高、电绝缘性优、性价比高等优点。从化学结构来看，有机硅胶是一类聚有机硅氧烷（硅橡胶和硅树脂）为主要粘料制成的聚合物，主链为Si-C结构，特殊结构决定了其同时具备有机和无机材料的优异性能，如耐热性、绝缘性、抗老化性、电气绝缘性、低表面张力等。从工艺来看，高性能有机硅胶的主要原料为硅油和硅橡胶，工艺流程较为简单，先后需要经过配料、真空捏合、混合搅拌、交联反应等工序，生产周期较短，一般为3-7天。

性能要求愈发严格，光伏硅胶性价比优势凸显

随着光伏产业链迅速发展、光伏市场空间持续扩容，组件对胶粘剂的性能要求愈发严格。目前关于光伏组件的认证标准主要有IEC61215-1、IEC61730-2/3和UL1703-4，标准中对光伏胶粘剂的粘接性、耐湿冻老化/高低温/紫外光性、阻燃性、导热性、抗撕裂性等性能提出了较高要求。有机硅胶在满足这些封装要求的同时具备性价比，因此被越来越多的光伏组件厂商采用。

上游原料有机硅中间体（DMC）持续扩产，成本压力缓解

有机硅胶原材料在成本结构占比达80%-90%，以有机硅中间体DMC为主。有机硅DMC即二甲基硅氧烷混合环体，是一种有机化合物，以硅氧（Si-O）键为主链，属于有机硅中间体的一种，是生产硅橡胶、硅油的主要原料，其外观一般呈无色透明液体状态，冰点为0-50摄氏度。由于分子结构中含羰基、甲基和甲氧基等官能团，因此具有优良的溶解性，同时材料低毒、环保、安全，是集清洁性和安全性于一身的绿色溶剂。产业链方面，有机硅上游原材料为硅矿石、工业硅、氯甲烷等化工品，由原材料加工形成有机硅中间体DMC，在酸碱催化下聚合成有机硅聚合物，用于生产硅油、硅橡胶等产品，产品广泛应用于光伏新能源、建筑、电子电器、纺织、交通运输等领域。产能方面，根据百川盈孚，截至2023年8月底，有机硅中间体厂商总产能达529万吨，主要厂商包括合盛硅业、东岳硅材、新安股份等上市公司；近两年来行业扩产超150万吨，导致目前DMC供给略有过剩，2023年以来开工率下滑至70%以下。

DMC价格持续降低，硅胶成本压力大幅缓解。2021年9月16日，国家发展改革委发布《完善能源消费强度和总量双控制度方案[1]》的通知，旨在进一步加强和完善能耗双控制度，助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。受国家双控政策、多地限电限产等因素影响DMC供给减少，现货价格大幅上涨，10月达到历史高点63000元/吨左右，伴随行业新增产能释放以及老产能检修完毕，供应增加推动DMC价格高位回落，目前价格基本稳定在13000元/吨左右，硅胶厂商成本压力减轻。

应用市场多元，看好光伏领域需求放量

有机硅胶应用市场多元，市场规模稳健增长。有机硅胶终端应用市场以新能源、电子家电、建筑为主，此外还有少量产品应用于医疗护理、纺织、交通等领域。根据IMARC Group，2022年全球有机硅市场规模达137亿美元（折合人民币约938亿元），IMARC预计2028年达191亿美元（约1307亿元），CAGR为5.77%。

光伏行业景气度持续，推动光伏胶市场扩容。碳中和背景下，光伏等可再生能源替代传统能源逐步成为全球共识，全球光伏市场保持高速增长。根据CPIA预测，2022年全球光伏新增装机达230GW，其中国内光伏新增装机为87.41GW，占全球新增装机的38%。我们认为伴随下游光伏装机持续增长，组件出货量提升，光伏组件用胶粘剂市场有望持续扩容。

我们预测2025年全球光伏胶粘剂市场规模有望达88.7亿元，三年CAGR为15%。我们根据以下假设分别测算全球和国内光伏胶粘剂市场空间：1）根据回天新材公司环评数据，单GW光伏组件消耗645.6吨光伏胶粘剂，我们按650吨/GW光伏用胶量测算；2）根据回天新材公司2022年报数据，光伏胶粘剂单价为1.9万元/吨，假设价格不变。经过我们测算，2023年全球光伏胶粘剂需求量有望达35.8万吨，市场空间为67.2亿元；2025年需求有望达到47.2万吨，市场空间有望达到88.7亿元。

行业集中度较高，头部厂商竞争优势明显

竞争格局方面，有机硅胶行业集中度较高，CR5达58%。截至1H23，公司有机硅胶设计产能约16万吨/年，光伏单组分有机硅胶3万吨/年产能已于今年3月建成投产，我们看好头部公司产能增加带动市场份额提升，行业集中度有望进一步提升。

竞争优势方面，我们认为光伏胶行业竞争主要依靠三方面，分别是：1）技术不断迭代，优化配方，产品线丰富；2）客户积累深刻，绑定头部组件厂商；3）原料采购优势。具体来看：

► 技术优势：我们认为光伏胶行业核心技术是配方能力，通过改进配方降低成本或提供差异化产品，或为企业竞争关键之处。有机硅领域产品链较长，反应过程和反应装置较为复杂，多数中小规模企业偏重产品销售而对技术开发投入不足，产品同质化严重，产品稳定性较差，同时缺乏科研创新人才，导致国内企业高端硅胶产品的开发能力不如海外厂商。

► 原材料采购优势：我们发现：1）生产成本受上游原材料价格影响较大。2）龙头厂商对上游供应商的议价能力更强，DMC平均采购价格更低。

► 客户资源优势：我们认为客户资源对胶粘剂厂商至关重要，聚焦行业头部客户有利于保证市场份额。获取客户资源主要依赖于以下几方面：1）由于下游客户对有机硅产品质量稳定性要求较高，头部厂商凭借优秀产品质量、品牌口碑，赢得客户信任；2）通过定制配方满足客户需求，比如光伏胶客户更注重耐黄性能，或者对耐高温性能、粘接性能有更高要求，厂商可以在配方上进行优化并且单独开设产线以满足特殊需求。

新产品：改性硅胶，下一代封装技术布局窗口

光伏行业发展始终围绕降本增效主线，伴随N型组件和钙钛矿等新型电池技术发展，转换效率提升的同时也对辅材封装提出新要求，一方面是对辅材透光性、阻水、抗紫外、耐候性等要求更高，另一方面辅材端成本仍需下降。近期硅胶替代胶膜技术引起热议，锦富技术提出使用改性硅胶，该硅胶为双组份结构（AB胶），基材为有机硅，采取全贴合工艺替代传统组件层压工艺。实际上，硅胶封装技术早有先例，2013年全球著名有机硅材料厂商美国道康宁公司推出有机硅材料封装方案，并与比亚迪合作开发由液体硅胶材料封装的双玻组件。我们认为改性硅胶有望成为下一代封装材料，降本增效主要体现在两方面：1）性能方面，有机硅光通量较大，可以保证组件发电效率，并且在紫外线下具有良好的稳定性，耐久性较佳；2）工艺方面，相比层压工艺，液体封装工艺对资本和劳动力密集程度要求较低，并且由于硅片减薄，贴合工艺能够降低电池片隐裂风险，提升良率。综上，我们认为该技术具备发展前景，改性硅胶有望成为下一代封装技术布局窗口，下文将从必要性和可行性进行论证。

必要性：N型组件技术迭代，提出封装新要求

P型转N型为大势所趋，光伏辅材技术需围绕电池需求升级换代。目前PERC电池理论转换效率已接近极限，而N型组件转化效率仍有较大提升空间，根据CPIA，2022年P型单晶电池平均转化效率为23.2%，较2021年提升0.1ppt，N型TOPCon/HJT电池平均转换效率达到24.5%/24.6%，两者较2021年均有较大提升。我们认为除电池本身技术迭代，辅材技术突破及成本降低或将对N型电池发展起关键作用，N型组件封装需要满足防水、耐候等多个要求，组件厂商不断追求更高性价比的封装方案，而现阶段传统封装材料存在缺点，辅材技术亟需变革。

► 从技术角度来看，N型TOPCon电池中银铝电极在水汽下更易发生电化学腐蚀，而HJT的TCO膜层与传统封装胶膜粘粘力较弱且对水汽敏感（HJT电池正面TCO膜层为氧化铟锡导电膜材料，钠盐在水解作用下产生氢离子，氧化铟被还原成金属铟，进而导致TCO膜透明度下降，导电性能衰减）。此外，硅片不断减薄，层压时隐裂风险较高。因此，这类新型电池材料对辅材封装提出更高要求，但是传统EVA胶膜遇到水汽会产生醋酸，腐蚀电池焊带使组件失效、电线短路，而POE胶膜虽然阻水性能满足要求，但是层压时容易打滑，加工性能较差。因此，我们认为需要寻找性能更佳材料，辅材封装技术进一步升级。

► 从成本角度来看，一方面胶膜在组件成本结构中占比较高，达到6%-8%，在封装成本中占比近20%，若由其他更具性价比材料替代胶膜，将对组件成本下降起关键作用；另一方面，目前N型电池多采用POE类胶膜封装方案，但是POE胶膜工艺制造较为复杂，主要是因为POE粒子加工性能较差，层压容易打滑，因此能够制作出满足组件封装要求的胶膜厂商较少，而改性硅胶技术为组件封装提供了一种新选择。

可行性：硅胶材料性能较佳，厂商步入验证阶段

硅胶材料具备高透光性、稳定性、耐候性等，在材料性能、工艺、成本三方面存在替代胶膜可行性，具体来看：

► 材料性能：硅胶透光性高于胶膜，有利于提升组件光电转化效率，在紫外线下具有良好的稳定性，耐久性优于传统胶膜材料，没有挥发物。从化学性能来看，硅胶“Si-O”结构比胶膜EVA“C-C”结构稳定；透光性较好，理论上光学硅胶透光率可达99%。此外，硅胶材料使用寿命为50年，能够承受的温度区间为-60℃到250℃，耐火性较佳，而传统EVA材料可承受的温度空间仅为-40℃到+80℃。综上，我们认为硅胶材料性能优于传统胶膜，存在替代可能性。

► 工艺端：贴合工艺替代层压工艺，满足精确加工需求。贴合工艺一般应用于光学领域，将液态胶均匀涂抹至玻璃表面，然后贴合至电池片上，最后对将液态胶固化。由于电池片持续减薄，固定规格的成片胶膜和层压工艺存在电池片隐裂风险，而涂胶能够精准定位，做到精确加工，有利于提高加工良率。此外，传统层压过程不可逆，但是贴合工艺可以返工。

► 成本端：单GW胶水用量减少带动封装成本降低。由于胶膜和液态胶固化路径不一样，单位面积胶水用量克重数减少，克重数仅有胶膜70%左右，意味着对于组件厂单GW胶水采购价值量减少30%，我们认为液态胶封装技术具备经济性。

我们认为改性硅胶替代胶膜封装技术目前仍处于发展初期阶段，有以下三个问题待解决：

1）透水性问题：有机硅胶材料特性为高光通过量及高水透过量，锦富技术研发的改性硅胶是双组分结构，保证有机硅胶高光通量性能基础上，通过添加其他助剂，改进配方降低透水性，目前材料的稳定性仍处于客户验证阶段。

2）设备成本较高问题：根据我们测算，光伏设备单GW资本开支为8千万元（主要指从单片电池片到封装制成组件的环节），其中层压机为1千万元/GW，串焊机为2千万元/GW。若使用改性硅胶封装，工艺中仅需要将层压机替换为涂胶机，目前涂胶机单GW设备资本开支为4千万元左右，替换后封装设备成本较原先提升37%，我们认为未来改性硅胶生产模式或将采用In house方式，由材料厂提供产品和设备，将设备放置于下游客户工厂。

3）生产效率较低问题。光伏领域效率至上，组件厂层压制作一版组件时间平均为15-18分钟，一版大约制作10-20片组件，目前采用涂布工艺制作单片组件时间为1分钟，涂胶工时较长。但是由于光伏领域加工场景精细化程度、功能性要求较低，且光伏产品规格、尺寸、品类较为单一，我们认为可以优化产线提高生产效率，如把产线从I字型变成T字型，增加涂胶工位，减少单片涂胶时间，进而提高加工速度。

虽然目前改性硅胶技术仍处于初期阶段，但是我们通过对改性硅胶、EVA胶膜、POE胶膜成本做以下测算，以分析改性硅胶技术发展的经济性所在。我们认为成本主要受原材料、设备、良率三方面影响，我们假设：

► 原材料端：价格方面，我们预计胶膜原材料EVA粒子价格目前为15000元/吨，五年内有望下降47%；POE粒子价格目前为25000元/吨，伴随其国产化进程推进，五年内有望下降40%；改性硅胶原材料有机硅中间体DMC价格目前为14800元/吨，五年内有望下降12%。克重方面，我们预计EVA胶膜/POE胶膜/改性硅胶材料克重有望下降11%/10%/19%。综合原材料价格和克重，我们测算EVA胶膜\POE胶膜\改性硅胶成本有望于五年内分别下降53%/46%/28%。

► 设备端：EVA与POE胶膜在组件封装环节中主要使用层压机，目前层压机单GW资本开始为1千万元，下降空间较小，假设设备折旧期为5年，则EVA/POE胶膜设备折旧为0.2元/平；改性硅胶采用涂布工艺，设备为涂胶机，目前涂胶机单GW设备资本开支为4千万元，针对设备成本较高问题，我们认为未来可通过精简设备环节、增加涂胶工位、降低设备精度而降本增效，增加涂布头能够有效降低组件单GW设备成本，进而降低设备成本，我们假设：

1）在单条产线上增加涂胶工位，相当于仅增加涂布头设备成本；

2）一个涂布头在设备成本占比为10%。

我们认为若将产线涂布头从2个增加至8个，单片涂胶时间可以缩短至15秒，对标目前层压光伏组件生产效率。当涂布头为8个时，对应设备成本为6400万元，单GW设备成本为800万元，较目前降低80%，假设折旧期为5年，则改性硅胶设备折旧成本为0.16元/平。

► 良率端：胶膜目前技术较为成熟，良率约为99.5%，我们预计五年内变化较小；而改性硅胶良率目前较低，我们预计未来良率提升空间较大。

综上，我们测算目前改性硅胶单平成本为8.4元/平，5年后有望下降至4.63元/平，下降幅度为45%，且成本较POE胶膜低22%，具备经济性，看好该技术产业化和商业化进程加速，推动封装技术变革。

厂商进度：部分厂商步入验证阶段，看好技术进一步发展

近期部分厂商推出改性硅胶产品，替代胶膜粘合电池片与玻璃，目前处于客户验证阶段，我们看好液态胶成为下一代光伏组件封装新材料。

► 光学胶粘剂跨界厂商锦富技术：改性硅胶产品具备高透光率、耐黄变、粘性强、高弹性等特点，已获得SGS双85测试认证，并且在耐候性、耐黄变等性能上显著高于目前光伏行业所采用的EVA、POE等封装材料，解决EVA在高温、高湿等工况下产生醋酸腐蚀带来的光伏组件中电池及线路的寿命短的问题。目前公司已与光伏龙头企业通威股份、爱旭股份等进行数轮联合验证。

► 传统光伏硅胶厂商回天新材：公司在有机硅胶领域技术积淀深刻，2022年10月11日，公司产品回天光伏硅胶HT906Z作为光伏行业第一支自主国产的有机硅胶粘剂产品，获得了全球首张光伏硅胶产品2PfG 2541/02.22认证。同时，深入研发透明封装胶，替代胶膜，产品能够有效降低内应力，降低电池片隐裂风险，目前处于客户验证阶段。

风险提示

行业竞争加剧风险

技术发展及产业化不及预期

需求不及预期