来源时间为：2023-2-10
HJT、钙钛矿等光伏新型电池对水汽较为敏感，因此组件封装防水性能至关重要，我们认为丁基胶产品具备高阻水性能，有望成为新型组件封装材料，配合胶膜使用以满足高效电池的防水要求。同时，我们认为丁基胶产品具备不可替代性，原材料以进口为主，毛利率较高，看好材料制备经验丰富的企业通过原材料国产化 配方优化 大规模量产加速实现丁基胶国产替代。
问题一：光伏新型组件封装材料，丁基胶魅力何在？丁基胶是以丁基橡胶(IIR)为原材，加入聚异丁烯(PIB)等改性物质制成的单组分胶粘剂，具备低水汽透过率、高粘结性、电气绝缘三大性能，在晶硅组件/薄膜组件水汽透过率为0.15~0.7g·(m2·d)-1，有效帮助组件抵挡水汽同时适合与玻璃粘结，因此丁基胶适用于高水汽敏感的钙钛矿、HJT电池。此外，短期没有胶黏剂可以替代丁基胶，主要由于其他材料阻水性能不足，但是丁基胶无法替代胶膜，不具备胶膜的光学性能且设备导入可能性较小，丁基胶配合胶膜（双面POE胶膜 丁基胶）使用为主要发展路线，我们认为丁基胶在光伏领域关注度有望显著提升。
问题二：应用场景广泛，2023年以来丁基胶缘何催化？丁基胶广泛应用于建筑、汽车等领域，我们预计2025年总市场规模达95.7亿元，三年CAGR为21。其中钙钛矿、HJT等新型电池技术催生光伏丁基胶需求，支撑市场扩容，经我们测算HJT/钙钛矿分别采用胶带/热熔型丁基胶单瓦价值量分别为0.05/0.026元。仅考虑HJT量产情况下，我们预计到2025丁基胶光伏市场规模有望达到25.5亿元，三年CAGR为233。此外，热熔型丁基胶由于产线适配性较好，适合大规模量产，我们认为它有望取代胶带而成为主流应用形式。
问题三：丁基胶技术发展到哪一步？能否实现量产？丁基胶生产工艺较为成熟，难点主要在于配方稳定性的把握以及原材料的国产替代。丁基胶主要原材料为聚异丁烯和丁基橡胶，目前以进口为主，丁基橡胶进口与国产价差约30。生产所用的熔融共混改性、硅烷偶联剂接枝改性、填充改性等工艺均为胶黏剂通用工艺，但是光伏用丁基胶需要针对组件性能调整配方。我们认为丁基胶量产关键在于原料国产替代、配方稳定性提升以及光伏封装需求起量。
问题四：丁基胶产业链蕴含哪些投资新方向？目前丁基胶处于国产替代过程中，产品毛利率高达40以上，我们看好丁基胶产品国产替代加速，盈利能力强劲，建议关注配方制备经验丰富、技术迭代速度快的材料企业。
电池技术放量不及预期，原材料价格波动风险，其他胶黏技术替代风险
问题1：光伏新型组件封装材料，丁基胶魅力何在？
丁基胶有望成为光伏封装领域重要材料
丁基密封胶（Butylsealant）是国际公认的气密性、水密性最佳的高分子类材料。它是以丁基橡胶（IIR）为主体材料的胶黏剂，原材料丁基橡胶是异丁烯（97~99）和少量异戊二烯（1~3）组成的合成橡胶，但是橡胶本身不具备粘性，因此需要与聚异丁烯相混合提升粘性、抗老化性、耐候性等，最终得到的丁基密封胶分子极性大、不饱和键含量低、分子链活性低，因此具有良好的化学稳定性和热稳定性。丁基密封胶主要有胶带和热熔胶两种形式，丁基胶带由胶层、覆面材料（布、薄膜和金属箔）和隔离膜（硅油纸）组成。
图表：丁基橡胶结构
资料来源：Bostik官网，中金公司研究部
丁基胶短期无法被其他材料替代，改性硅胶成本较高。常见胶黏剂包括丁基胶、硅胶、热熔胶、压敏胶、万能胶等。最早的传统光伏组件在封装时采用EVA胶膜 硅胶/双面胶带方案，但硅胶在使用中依赖湿气固化，防潮防水性差；层压内部胶液不稳定，密封性较差。丁基胶的防水性能在常见胶黏剂中最优，密封性好，对比硅胶和丁基胶，我们发现湿气透过率相差高达上千倍，硅胶为10g·(m2·d)-1，丁基密封胶(PIB)在晶体硅组件中仅为0.15~0.7g·(m2·d)-1，CIGS/CdTe薄膜组件中低至0.01~0.15g·(m2·d)-1。目前行业内正在研发改性硅胶，主要通过加入塑性添加剂以增强阻水性能，但是成本较高，我们认为丁基胶不仅材料本身具备强阻水性和改性填充分子链结构，同时短期内较难出现替代产品，因此它有望成为新型高效光伏封装阻水材料。
图表：常用胶黏剂对比
资料来源：《硅胶的制备及其性能研究》，郭德宝，2020，中金公司研究部
图表：用于光伏组件的部分材料的湿气透过率数量级范围/g·(m2·d)-1
资料来源：《光伏封装材料对组件性能的影响分析》，杨若峰，2014，中金公司研究部
丁基胶不具备光学性能，无法满足组件发电需求，因此无法替代胶膜。我们认为丁基胶一般搭配光伏胶膜使用，因不具备光学性能而无法单独使用。丁基胶通常外部封边以提升封装阻水性能、维持组件输出功率，是组件生产的可选择性材料。而光伏胶膜具备透光、耐老化等功能，是组件的必需材料。丁基胶不具备透光性，光学性能无法与EVA胶膜、POE胶膜相比，光伏胶膜经过数十年的发展，从最初的EVA胶膜发展到现在的EPE胶膜、POE胶膜、转光胶膜等，技术逐渐成熟，量产稳定性已得到验证。我们认为丁基胶配合胶膜成为后续发展路线，例如目前已应用于华晟HJT电池的双面POE PIB方案，以及未来有望推出的EPE PIB或EVA PIB方案，均能够满足高效电池组件的防水要求。此外，胶膜稳定性已得到验证，组件厂商导入新设备可能性较小。从组件角度来看，目前光伏胶膜封装主要采取层压工艺，如果用胶水或其他封装材料替代胶膜，封装设备需要改为喷胶机，现有层压机报废、初始固定资产投资成本无法收回，经济性上并不合算。因此，EVA胶膜和POE胶膜在未来较长时间内仍为主流封装材料，新设备导入可能性较小。
图表：各类新技术电池占比
资料来源：CPIA，中金公司研究部
防水、电气绝缘、粘结三大性能助力维持组件输出功率
丁基胶具备低水汽透过率、电气绝缘、高粘结性等特性，可提升组件寿命。从性能来看，作为组件封装材料，丁基密封胶起到了密封、缓冲、绝缘、防水等作用，在边缘密封可提高组件的抗湿漏电性能，延缓组件的功率衰减，延长组件耐老化时间。
防水性能优越
单凭胶膜不足以阻挡水汽侵入，丁基密封胶（PIB）作为电气绝缘、低水汽透过率的粘合剂，阻水性能优越。丁基胶通过和组件基板的粘结形成可靠密封，此时水汽分子被分子筛锁，无法自由移动穿透密封胶，有效延缓了水汽从基板中间侵入组件的时间。根据Quanex技术团队进行的测试，采用含有吸潮剂的边缘密封胶因水汽引起功率衰减的起始时间至少比没有密封胶延长了两倍，能够为异质结电池、薄膜组件提供更高水平的防潮保护。
图表：含/不含密封胶时水汽侵入到达稳态WVTR的时间
资料来源：Quanex官网，中金公司研究部
具备电气绝缘性能
电气绝缘性能是组件内带电元器件使用的胶粘剂的重要指标。丁基胶由绝缘聚合物组成，原材料丁基橡胶为高电阻率的非极性材料，分子主链上有密集的侧甲基分布和较少的双键，是高压电绝缘橡胶制品的理想材料，制成的丁基胶具备高体积电阻率，可应用于1500伏组件。根据IEC61730标准要求，电气绝缘距离（DTI）最小为3.5mm，相对起痕指数（RTI）在105°C以上，使用丁基胶后通过调整电池片摆放位置，能够满足DTI要求。
图表：电池片摆放位置与边缘密封胶和接头相关性研究
资料来源：Quanex官网，中金公司研究部
粘结性能较佳
通过加入聚异丁烯能增加丁基胶粘性。组件通过EVA和背板及玻璃层压后，需要用丁基胶封边，因此丁基胶应具备足够的粘接强度，以满足太阳电池组件承受机械载荷的要求，丁基胶粘结玻璃后可充分发挥各部件的全部强度。
由于丁基胶具备以上性能，我们认为使用丁基胶密封对于延缓组件功率衰减，提高全寿命周期内的发电效率有重要的意义。在Quanex加速老化实验条件下，550h时传统晶硅组件功率衰减已超过5，而带有边缘密封胶的晶硅组件在1000h的测试中始终保持在5以内，组件功率损失和衰减更低。
图表：加速老化实验
资料来源：Quanex官网，中金公司研究部
问题2：应用场景广泛，丁基胶行业缘何催化？
主要应用于建材领域，中空玻璃用丁基胶市场不断发展
丁基密封胶伴随中空玻璃应用场景扩大而需求增加。丁基胶具有高粘结力、耐候性、环保等特点，广泛应用于建筑防水、汽车密封、机器阻尼减震等领域，由于具备气密性和耐老化性，适用于中空玻璃密封。中空玻璃是两片平板玻璃用间隔矿隔开，周边用密封胶密封的玻璃制品，具有保温、隔音、采光等性能，丁基密封胶是保证其耐久性的重要材料，产品形式包含丁基热熔密封胶、复合密封胶条、结构型/反应型丁基热熔密封胶、双面丁基胶条五种。我们认为中空玻璃作为环保材料，在建筑、交通、制冷等多个场景应用将日益广泛，看好丁基胶市场规模不断扩大。
图表：中空玻璃用丁基胶结构
资料来源：科建股份官网，中金公司研究部
图表：中空玻璃用丁基胶产品形式
资料来源：《丁基胶在中空玻璃上的应用》，钟志红，2015，中金公司研究部
在中空玻璃应用场景中，丁基胶需要涂布于金属间隔条上，因此我们根据金属间隔条所用丁基胶克重测算其市场空间。我们假设：1）中空玻璃产量2023-2025增速为5；2）1平米中空玻璃周长为4米；3）单米铝条用胶量为7克；4）中空玻璃用丁基胶价格为75元/千克。经过我们测算，中空玻璃用丁基胶单平价值量分别为2.1元/平米，我们预计2023/2025年市场规模分别为3.18/3.51亿元。
图表：中空玻璃用丁基胶市场空间测算
资料来源：国家统计局，河南诚信密封公司官网，中金公司研究部
HJT、钙钛矿等新型电池技术迭代提高封装性能，催生丁基胶新需求
光伏领域丁基胶主要应用于光伏组件封装，丁基密封胶与常规封装材料如EVA、POE胶膜等都具有良好的兼容性，作为封装辅助材料与胶膜配合使用。采用丁基胶封边后组件的抗PID性能得到显著提升，有效延缓组件在户外高温高湿环境下的水汽侵蚀，适用于高水汽敏感度的HJT、钙钛矿电池等，也可用于薄膜光伏组件（CIGS/CdTe/GaAs/a-Si）、柔性组件等。此外，丁基胶可涂抹在光伏屋顶上以达到防水性能，应用于光伏建筑一体化领域。
图表：薄膜组件封装结构
资料来源：福斯特公告，中金公司研究部
新型电池技术防潮要求高，提升封装阻水性能要求。光伏技术迭代以降本增效为主题，近年新型电池技术包括钙钛矿电池和异质结（HJT）电池等。根据CPIA统计，2021年新增量产产线中N型电池（HJT和TOPCon）市场渗透率约为3，仍以PERC电池（占比91.2）为主；但伴随N型电池量产实现降本，我们认为其市场渗透率有望迅速提升，CPIA预计2030年N型电池渗透率有望超过60，将取代PERC成为主流电池技术。然而电池技术的迭代对组件封装防水性能提出了更高要求，HJT的TCO膜层与传统封装胶膜粘粘力较弱且对水汽敏感，钙钛矿吸收层不稳定、水汽侵入易造成电池降解，因此这类新型电池材料对水汽敏感性更高，需要更好的防潮保护，否则水汽将会对组件输出功率、使用寿命产生不利影响。传统EVA胶膜遇到水汽会产生醋酸，醋酸会腐蚀电池焊带，使组件失效，电线短路，因此封装稳定性要求的提高带来POE胶膜、丁基胶材料的增量需求。我们认为POE 丁基胶的封装方案有望显著增强组件防水性能，然而由于POE粒子暂未实现国产化，供应较为紧张，未来可能会出现双面EVA 丁基胶方案，成为HJT组件中POE胶膜的替代方案，我们测算采用双面EVA 丁基胶
