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市場研究

海目星研究:圍繞激光器與自動化設備,打造平台型公司

fun88网页下载 來源:未來智庫2022-04-14 我要評論(0 )   

一、激光自動化裝備龍頭,打造平台型公司1.1 公司發展曆史回顧:深耕激光、引進人才、拓展領域公司的發展曆史主要由以下幾段構成(發展曆程部分主要係在 2019 年海目星...

一、激光&自動化裝備龍頭,打造平台型公司

1.1 公司發展曆史回顧:深耕激光、引進人才、拓展領域

公司的發展曆史主要由以下幾段構成(發展曆程部分主要係在 2019 年海目星高層管理會(hui) 議內(nei) 容的基礎上完 善)

① 初創階段(2007~2010):公司剛起步,主營光纖打標機,定位於(yu) 當時的中小品牌市場,也是探索激光 市場的過程。

② 調整階段(2010~2014):2010 年,公司戰略調整,成立廣州海目星,開辟高功率切割領域。2011 年, 在激光與(yu) 自動化結合方向發展。引入張鬆嶺博士、田亮、鍾輝等優(you) 秀人才團隊,參與(yu) 國際知名品牌充電器全自 動化標記及 3C 行業(ye) 知名廠商第一條全自動化生產(chan) 線的研發設計,進入蘋果和富士康產(chan) 業(ye) 鏈。為(wei) 公司在激光與(yu) 自 動化行業(ye) 發展奠定了深厚的基礎。2012 年,引進周宇超等優(you) 秀人才,投入到核心器件激光器的開發,提升定製 化能力、積累核心競爭(zheng) 力。

③ 重塑階段(2014~2017):2014 年,由於(yu) 市場形勢惡化,公司在逆境中拚搏,引進以劉明清總經理、李 營、李謙等為(wei) 代表的具備外資企業(ye) 背景的優(you) 秀管理、技術及銷售精英團隊。2015 年,長城光寶等優(you) 質客戶的大 門打開,訂單份量逐漸增加,項目相繼落地,公司又迎來前進的希望。與(yu) 此同時,日本留學歸來的劉博士帶領 公司拓展鋰電新興(xing) 市場,與(yu) 寧德時代等行業(ye) 龍頭建立良好合作。



④ 高速發展階段(2017~至今):公司幾大事業(ye) 部共同發展,穩步前進。隨著資本投資的引入,為(wei) 海目星 的生命注入了資金血液。鋰電事業(ye) 步入正軌,新設備、新項目相繼落地,高速激光製片機已成為(wei) 行業(ye) 標杆;3C產(chan) 業(ye) 的高速發展,公司產(chan) 品得到眾(zhong) 多客戶的認同。廣州海目星納入集團的整體(ti) 化管理,在鈑金裝備行業(ye) 的表現 可圈可點;光伏領域,不斷推出新設備,增長前景良好。同時,優(you) 秀人才團隊不斷的增加,人才結構不斷完善, 技術水平升級迭代,造就了公司的高速發展。


經過十餘(yu) 年發展,公司已成為(wei) 業(ye) 界數一數二的激光&自動化裝備綜合解決(jue) 方案提供商。


1.2 股權結構穩定,核心團隊持股

公司的實際控製人及最終受益人為(wei) 董事長趙盛宇,其通過鞍山市海康企業(ye) 管理服務中心、深圳市海目星投 資管理中心、深圳市深海創投投資合夥(huo) 企業(ye) 對公司實現控股。公司其餘(yu) 高管和核心技術人員基本上都有不同程 度的持股。另外,公司於(yu) 2021 年 7 月 17 日發布限製性股票激勵計劃,包含公司高管和員工在內(nei) 共 319 人,股 權激勵總額約占公告日股本總額 3.50%,整體(ti) 來看,公司股權激勵到位,管理層和核心技術人員與(yu) 公司高度綁 定。

截止 2021 年 6 月,公司參控股公司有 13 家,其中全資控股子公司有 4 家,業(ye) 務主要覆蓋動力電池激光及 自動化設備、鈑金激光切割設備、3C 消費電子應用設備等;合作聯營企業(ye) 有 3 家,主要從(cong) 事智能機器人及物流 方向業(ye) 務。


1.3 激光與(yu) 自動化結合,形成四大業(ye) 務板塊

公司專(zhuan) 注於(yu) 激光光學及控製技術、與(yu) 激光係統相配套的自動化技術,並持續強化這兩(liang) 大核心能力。公司激 光及自動化設備根據市場和客戶的應用需求,將光學、機械、電氣自動化、軟件等學科技術相結合,針對市場 和客戶需求開發標準化和定製化的包含激光表麵處理、切割、焊接等一項或多項功能的自動化成套解決(jue) 方案, 使得激光加工工作完全整合至自動化設備或流水線中,實現設備或生產(chan) 線的自動化、智能化作業(ye) ,從(cong) 而達到精 準、高效、可控的工藝目標。


公司擁有眾(zhong) 多技術人才支撐。公司董事長趙盛宇是中國科學技術部“創新人才推進計劃”科技創新創業(ye) 人 才、國家高層次人才特殊支持計劃領軍(jun) 人才。其帶領的核心技術團隊成員來自於(yu) 國內(nei) 外知名企業(ye) ,皆屬於(yu) 細分 賽道的行業(ye) 領軍(jun) 人物。


1.3.1 激光領域:具備自主設計和製造能力

在激光器設計方麵,公司通過自主創新的激光諧振腔光學設計技術、皮秒激光器能量放大技術等設計和控 製技術的應用,成功開發出 20W 紫外納秒激光器、35W 綠光納秒激光器等係列產(chan) 品,其輸出功率高於(yu) 國內(nei) 同行 業(ye) 大部分同類產(chan) 品,激光光斑圓度也優(you) 於(yu) 市場上同類產(chan) 品。公司自產(chan) 激光器全部用於(yu) 自產(chan) 設備,使用自產(chan) 激光 器可結合客戶的特定需要,更加靈活地調整激光加工係統,從(cong) 而達到更好的加工效果。

在激光控製及工藝應用方麵,公司自主研發了嵌入式高速激光控製卡技術、激光同軸視覺定位技術、電池 極片激光切割技術、激光精密清洗技術、激光表麵處理技術等與(yu) 激光應用密切相關(guan) 的技術與(yu) 工藝,在諸多應用 技術的支撐下,保障了設備在激光加工(切割、標記、焊接、清洗、鑽孔等)環節的精密、高效、穩定運行。

1.3.2 自動化領域:為(wei) 激光提供支撐

在與(yu) 激光係統相配套的自動化技術方麵,公司通過對材料分析應用、高精度夾治具及結構設計、仿真分析、 控製係統等領域的深入研究,掌握了諸如防高溫金屬熔珠粘附材料工藝、金屬箔材加強筋技術、絲(si) 線送線掛線 技術、除塵仿真技術、結構強度仿真技術、集成式工業(ye) 自動化控製係統框架等核心技術,保障了激光同自動化 有機結合,為(wei) 激光加工的自動化、智能化提供了充分的技術支持。

1.3.3 公司形成四大業(ye) 務板塊

目前公司形成四大業(ye) 務板塊。2021 年 4 月,公司公告組織架構調整,新增光伏事業(ye) 群,並且將“激光研發 中心”歸入新增的“光伏事業(ye) 群”,至此,公司形成動力電池製造、光伏製造、3C 行業(ye) 製造、鈑金切割,四大 業(ye) 務板塊。



1.4 下遊鋰電行業(ye) 景氣度高,公司業(ye) 績迎來加速增長

2021 年公司營業(ye) 收入為(wei) 19.70 億(yi) 元,同比增長 49.15%。2016-2021 年 CAGR 為(wei) 45.89%,公司業(ye) 務體(ti) 量不斷 做大。2021 年公司歸母淨利潤為(wei) 1.08 億(yi) 元,同比增長 39.61%,繼 2020 年負增長之後重新回到上行通道。公司 2020 年淨利潤負增長主要係當年行業(ye) 景氣度低,公司低毛利率訂單驗收,同時計提壞賬損失。2021 年隨著鋰電行業(ye) 的高速發展以及相關(guan) 訂單的驗收,公司淨利潤開始快速增長。

從(cong) 分業(ye) 務來看,鋰電業(ye) 務增長明顯。2017-2020 年通用激光及自動化設備是公司最核心的業(ye) 務,營收占比在 50%左右,營業(ye) 收入 CARG 為(wei) 55.80%。2021H1 公司動力電池激光及自動化設備收入實現較大反超(占比達 41.47%),主要係下遊動力電池廠商擴產(chan) 需求旺盛,行業(ye) 景氣度高,而且公司在產(chan) 品、客戶端皆有所突破。

在盈利能力方麵, 公司 2021Q1-3 毛利率為(wei) 28.20%。毛利率自 2020 年後開始下跌,主要係 2020 年以前公 司主要收入源於(yu) 高毛利率的消費電子行業(ye) ,2020 年以後隨著業(ye) 務重心向動力電池偏移,加上部分行業(ye) 景氣度下 滑,原材料價(jia) 格上漲,公司整體(ti) 毛利率逐漸下滑。但展望未來,隨著公司動力電池業(ye) 務高速發展、產(chan) 品成熟度 逐漸提升、規模效應的體(ti) 現,公司毛利率將穩中有升。2021 年公司淨利率為(wei) 5.48%,同比下降 0.38pct,主要係 公司應對未來快速增長的需求,大量招聘人員,由此帶來費用前置。預計公司淨 2022 年利率將會(hui) 迎來顯著改善。

從(cong) 合同負債(zhai) 來看,公司 2021Q1-3 年合同負債(zhai) 為(wei) 13.3 億(yi) 元,同比增加 230.8%,為(wei) 公司未來業(ye) 績增長提供強 支撐。(報告來源:未來智庫)


二、動力電池開啟擴產潮,公司鋰電設備業務快速增長

2.1 動力電池開啟擴產(chan) 潮,鋰電設備需求旺盛

隨著全球主要經濟體(ti) 碳減排目標的確立,以及電動車產(chan) 品競爭(zheng) 力的提升,全球電動車銷量井噴,動力電池 行業(ye) 迎來擴產(chan) 潮,鋰電設備需求旺盛。

2.1.1 中國:逐步由政策推動轉向市場化驅動

近年來我國新能源汽車市場由政策推動轉向市場化,目前已進入快速滲透期。自 2020 年 Q3,隨著市場化 需求快速啟動、供給端車型更加豐(feng) 富、產(chan) 品分層和定位逐漸清晰,2021 年新能源汽車銷量達到 350.72 萬(wan) 輛,同 比增長 165.51%。2022 年 1、2 月的新能源汽車銷量分別達到 43.14、 33.40 萬(wan) 輛,同比增長分別為(wei) 140.79%、204.65%;同期滲透率分別為(wei) 17.0%、19.2%。

受益於(yu) 下遊需求高增,動力電池市場進入爆發期。2016-2020 年全國動力電池裝機量由 28.29GWh 上升至 62.85GWh,年複合增速 22.08%。2021 年全國動力電池裝機量合計 154.50GWh,同比增長 142.77%。2022 年 1 月、2 月全國動力電池裝機量分別為(wei) 16.18、13.68GWh,同比增長 86.86%、145.13%。

我們(men) 搭建模型對未來五年我國動力鋰電池需求進行了測算。假設 2025 年我國新能源乘用車滲透率達 40.8%, 商用車滲透率達 9.2%,屆時我國新能源汽車總銷量將達到 1070 萬(wan) 輛,對應動力電池需求量 645GWh,相較於(yu) 2020 年的 65GWh,年複合增長率達到 58%。

2.1.2 歐洲:政策刺激需求,電池產(chan) 能建設提速

歐洲尾氣減排政策以及新能源汽車購置補貼兩(liang) 端發力,電動化轉型進程加速。近年來歐洲不斷推出環境保 護相關(guan) 法律法規,排放要求不斷嚴(yan) 苛,加速了汽車行業(ye) 的電動化轉型。此外,歐洲各國一並通過稅收減免和購 買(mai) 補貼的方式刺激電動車購置需求。歐洲計劃在 2050 年率先實現“碳中和”,目前歐盟已經建立了 130 個(ge) 以上 低汽車尾氣排放區和 70 多個(ge) 監管區域。歐洲主流市場國家紛紛宣布實現 100%電動汽車銷售的時間表,德國、 愛爾蘭(lan) 、斯洛文尼亞(ya) 、荷蘭(lan) 、以色列和丹麥計劃在 2030 年實現,英國、法國和意大利三大市場計劃在 2040 年 實現。此外,24 個(ge) 歐盟國家為(wei) 電動車提供優(you) 惠政策,其中 12 個(ge) 國家在提供稅收減免的同時還提供一次性補貼。



2020 年以來,歐洲新能源汽車市場增長迅猛。2016 年至 2019 年歐洲新能源汽車銷量穩步增長,由 21.3 萬(wan) 輛增長到 54.3 萬(wan) 輛,年複合增速高達 36.6%。2020 年 1 月,伴隨著歐洲碳排新政開始執行,以及大眾(zhong) ID.3、特斯拉 Model 3、雷諾 ZOE 等爆款推出,歐洲新能源汽車市場進入快速發展階段,2020 年歐洲新能源汽車銷量達 到 136.5 萬(wan) 輛,同比增長 154.6%;進入 2021 年,歐洲市場增長勢頭延續,新能源汽車總銷售量高達 230.0 萬(wan) , 同比增長 68.44%。2022 年 1 月、2 月歐洲新能源汽車銷量分別為(wei) 15.6 萬(wan) 輛、16.0 萬(wan) 輛,同比增長 38.8%、37.8%, 同期滲透率分別為(wei) 19.5%、20.9%。

我們(men) 搭建模型對未來五年歐洲動力鋰電池需求進行了測算,假設 2025 年歐洲電動車滲透率為(wei) 50.5%,動力 電池裝機量將達到 591.4GWh。

2.1.3 美國:政策利好,銷量高速增長有望開啟

拜登政府對新能源汽車持支持態度,美國新能源汽車銷量將開啟高速增長。拜登就職第一天即帶領美國重返《巴黎協定》,並提出 2026 年實現美國汽車市場電動化率達到 25%的目標。2021 年 3 月 31 日,拜登宣布 在新能源車領域擬投資 1740 億(yi) 美元,推動電動車產(chan) 業(ye) 鏈國產(chan) 化,給予電動車銷售稅收優(you) 惠,推動公用領域電動 化,加大充電樁基礎設施建設。2021 年 8 月 5 日,美國白宮發布聲明稱,總統將簽署一項行政命令,使 2030 年新車銷售量中 50%實現零排放,包括純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車,該行政命令還將進 一步製定長期燃油效率和排放的標準;此外,美國政府將投資於(yu) 充電站網絡、銷售激勵、製造業(ye) 和技術創新領 域。隨著美國市場一係列新政的落地,美國新能源汽車市場開啟新一輪景氣周期,2021 年美國新能源汽車銷量 為(wei) 65.2 萬(wan) 輛,同比增長 102.12%。2022 年 1 月、2 月美國新能源汽車銷量為(wei) 6.2、7.0 萬(wan) 輛,同比增長 75.17%、 77.77%,同期滲透率分別為(wei) 6.3%、6.6%。

根據拜登政府提出的 2030 年美國汽車市場實現 50%電動化率的目標,我們(men) 假設 2025 年美國電動車滲透率 為(wei) 30%,屆時美國動力電池裝機量將達到 337GWh。

總結來說,在政策端與(yu) 供給端共同發力的背景之下,2021 年至 2025 年全球主要市場動力電池裝機量將大 幅上升,由 2021 年的 366GWh 升至 2025 年的 1573GWh,年複合增長率達 44.0%。其中,2025 年中國市場裝 機量將達到645GWh,占比 41.0%;歐洲市場裝機量將達到591GWh,占比37.6%;美國市場裝機量將達到337GWh, 占比 21.4%。



考慮到行業(ye) 仍處於(yu) 高速發展階段,若按照 60%的產(chan) 能利用率來計算,則 2025 年行業(ye) 的合意產(chan) 能將達到 2.6TWh,拉動鋰電設備需求顯著增長。


2.2 公司以“激光+自動化”切入鋰電設備,不斷拓展產(chan) 品品類

如何理解公司的鋰電業(ye) 務布局?

① 基於(yu) 激光的應用切入極耳切和焊接

激光模切的領導者。圓柱和方形極耳切割較早前主要利用刀具模切,刀具屬於(yu) 消耗件、成本高,而且在切 口處容易出現毛刺,造成電池安全隱患。激光模切可以完美解決(jue) 上述問題。公司 2015 年開始和寧德時代共同研 發激光模切設備,並且在 2016 年實現全球首次量產(chan) 設備,同年獲得了寧德時代和中航鋰電的訂單。公司 2019 年 獲得特斯拉 4680 大圓柱中試線激光模切設備訂單,該設備參數領先同行。公司憑借先發優(you) 勢以及持續的技術迭 代升級,激光模切設備市占率領先。

切入激光焊接。在裝配線的焊接環節,包括超聲波預焊、密封焊、頂蓋焊、鉚釘焊等,本質是激光和材料 的作用控製,核心技術壁壘包括激光參數控製、自動化夾具的配套等。公司基於(yu) 對激光器的理解和 3C 領域的經 驗積累,成功研發出動力電池用激光焊設備,並且實現批量化銷售。

② 基於(yu) 自動化技術,拓展產(chan) 品品類

憑借自動化技術積澱,裝配線開始放量。公司生產(chan) 的裝配線主要功能是實現電芯入殼以及檢測的自動化操 作,主要設備包括:全自動熱壓成型機、全自動電芯配對機、全自動超聲波焊接機、全自動轉接片焊接機、全 自動包 Mylar 機、全自動電芯入殼機、全自動頂蓋焊接機、全自動氦檢機等。整體(ti) 來看,裝配線涉及自動化設 備多,價(jia) 值量約在 1800 萬(wan) /GWh 左右。2021 年開始,公司裝配線訂單逐步放量,支撐鋰電板塊增長。



③ 與(yu) 行業(ye) 一流客戶合作緊密,訂單量明顯攀升。

受益於(yu) 下遊行業(ye) 的擴產(chan) 需求,特別是動力電池廠商擴產(chan) 需求旺盛,截至 2021H1 公司簽署銷售訂單 21.78 億(yi) 元(含稅),較上年同期增長 115.43%;同時,公司在手訂單充足,截至 2021 年 6 月 30 日,公司在手訂單 32.60 億(yi) 元(含稅),同比增長 130.95%。公司與(yu) 寧德時代、中航鋰電、億(yi) 緯鋰能、長城汽車、蜂巢能源等行業(ye) 龍頭 形成穩定合作關(guan) 係。公司金額較大的鋰電設備訂單包括與(yu) 中航鋰電簽訂的 19.68 億(yi) 元采購意向框架協議、蜂巢 能源 3.38 億(yi) 元訂單、寧德時代 6.73 億(yi) 元的訂單等。(報告來源:未來智庫)

三、布局光伏激光設備,有望實現突破

3.1 激光技術在光伏領域應用總述

激光在材料加工的需求不斷增加,主要由於(yu) 激光具有非接觸加工、具備區域選擇性、加工精度高、可調節 性強、提高材料利用率等優(you) 勢。

從(cong) 激光和材料作用的普適性原理來看,激光材料作用可以分為(wei) 涉及相變(固體(ti) 到氣體(ti) 、固體(ti) 到液體(ti) )以及 不涉及相變(固體(ti) 到固體(ti) )。

根據激光在光伏的應用來看,激光消融、開槽、打孔、切割、清洗等,都屬於(yu) 激光誘導材料實現固體(ti) 到氣 體(ti) 的轉變。另外,激光修複、激光摻雜屬於(yu) 激光誘導材料實現固態內(nei) 部的變化,對於(yu) 材料狀態的調控更加精細, 整體(ti) 難度更高。最後,激光轉印涉及活性劑的氣化以及銀漿的液化,整體(ti) 難度也較高。

激光加工技術具有快速、精確、零接觸以及良好的熱效應等明顯優(you) 勢,在光伏領域各類激光技術得到應用。 在電池片前道環節,激光打孔、激光摻雜、激光消融等技術可得到應用;在電池片後道環節,激光轉印、激光 修複等技術可得到應用;在組件環節,激光玻璃打孔、激光無損劃片等技術可得到應用。



3.2 激光技術在 PERC 電池中的應用

3.2.1 PERC 電池激光加工工藝應用概述

PERC(Passivated Emitter and Rear Contact,發射極鈍化和背麵接觸)電池利用特殊材料在電池片背麵形成鈍 化層作為(wei) 背反射器,增加長波長的吸收,同時增大 P-N 極間的電勢差,降低電子複合,提高效率。

目前 PERC 電池產(chan) 線中應用最為(wei) 廣泛的是激光消融和激光摻雜技術,PERC 激光消融設備和 SE 激光摻雜 設備已成為(wei) 新增 PERC 產(chan) 線的標準配置。

3.2.2 可應用於(yu) PERC 電池生產(chan) 的激光技術

3.2.2.1 MWT 激光打孔技術

MWT 即金屬穿孔卷繞技術,采用激光打孔、背麵布線的方式消除正麵電極的主柵線,將正麵電極細柵線 收集的電流通過孔洞中的銀漿引到背麵,使得電池的正負電極點都分布在電池片背麵,有效減少正麵柵線的遮 光,提高了光電轉換效率,同時降低銀漿耗量和金屬電極-發射極界麵載流子複合損失。MWT 技術可以疊加 PERC 技術,將 PERC 電池正麵電極引到電池背麵,減小正麵柵線的遮光,進一步提高 MWT-PERC 電池的光電轉換效 率。MWT 激光打孔可使得光電轉換效率絕對值提升 0.4%左右。但由於(yu) 該技術本身需要背板、玻璃廠商等配合 變化,所以整體(ti) 滲透率不高。

3.2.2.2 SE 激光摻雜技術

SE 電池在晶矽太陽能電池電極柵線與(yu) 矽片接觸部位區域進行高濃度磷摻雜,電極以外區域進行低濃度淺摻 雜,這種結構可以減少發射極表麵少子的複合,而金屬電極和發射極之間又能形成良好的歐姆接觸,從(cong) 而獲得 更高的短路電流、開路電壓和填充因子,提高電池轉化效率。激光摻雜法以擴散產(chan) 生的磷矽玻璃層為(wei) 摻雜源, 利用激光可選擇性加熱特性,在太陽電池正表麵電極區域形成選擇性重摻雜的 n++重摻雜區域,提高電極接觸 區域的摻雜濃度,降低接觸電阻,從(cong) 而有效提高轉換效率。



SE 激光摻雜設備已成為(wei) 新增 PERC 產(chan) 能的標準配置。SE 激光摻雜具有提效簡單、工藝流程簡單、投入成 本低、設備緊湊等特點,已逐漸成為(wei) 行業(ye) 主流的選擇性發射極製備方式。在原有 PERC 電池結構上實現選擇性 摻雜,電池轉換效率可以提升 0.3%-0.5%。

3.2.2.3 激光消融技術

激光消融設備用於(yu) PERC 電池背鈍化量產(chan) 線,利用激光消融電池背麵的鈍化膜,是 PERC 產(chan) 線中不可或 缺的關(guan) 鍵裝備。激光消融技術指利用激光在矽片背麵打孔或開槽,將部分 AlOx 與(yu) SiNx 薄膜層打穿露出矽基體(ti) , 使背電場通過薄膜上的孔或槽與(yu) 矽基體(ti) 實現接觸。PERC 電池背麵采用全表麵介質膜鈍化和局域金屬接觸方式 取代全鋁背場電極,背麵電極透過鈍化層實現微納級高精度的局部接觸是其技術難點之一,要求對鈍化膜精密刻蝕的同時不能損傷(shang) 矽襯底材料,激光消融可以較好地實現該步驟的工藝目標,但這對激光設備廠商的能力要 求相對較高,隻有特製的激光器和光路控製,配合長期積累的工藝經驗,才能得到最佳的電池性能。

3.2.2.4 LID/R 激光再生修複技術

激光在 LID/R 技術工藝中有較好的應用效果。激光再生修複技術通過超高功率光照射電池片,產(chan) 生大量光 生載流子來改變體(ti) 內(nei) 氫的價(jia) 態,快速實現硼氧結構由高活性的複合體(ti) 轉變為(wei) 低活性的再生態,以達到降低光致 衰減目的。激光因高光強、方向性好、能量轉換效率高等特性,在 LID/R 技術工藝中有較好的應用效果。PERC 電池整體(ti) 設備投資額相對較低,LED 燈光注入的方式在修複環節具有價(jia) 格優(you) 勢,因此 LID/R 激光設備在 PERC 電池的生產(chan) 中整體(ti) 應用程度不高。

3.3 激光技術在高效光伏電池中的應用

3.3.1 新型高效太陽能電池時代加速到來

激光技術的應用需要匹配下遊電池工藝的需求,各類高效光伏電池結構、工藝均存在顯著差異,可以導入 激光的工藝環節各有不同,本章我們(men) 將重點討論激光技術在 TOPCon、HJT、xBC 電池以及組件環節的應用前景。



高效太陽能電池技術滲透率快速提升。隨著相關(guan) 工藝技術的發展以及產(chan) 業(ye) 鏈的逐漸完善,2022 年各大廠商 逐漸由觀望到入局,紛紛宣布新型光伏電池擴產(chan) 計劃,TOPCon、HJT、IBC 等高效電池滲透率有望加快。根據 我們(men) 對於(yu) 今年電池技術路線的判斷,預計 2022 年 PERC 電池擴產(chan) 約 30GW,TOPCon 電池擴產(chan) 約 60GW,HJT 電池擴產(chan) 約 20GW,xBC 電池擴產(chan) 約 50GW(其中 P 型約 30-40GW)。

TOPCon 兼容性最高,HJT 工藝流程最簡單,IBC 可疊加各種技術路線。(1)TOPCon 電池與(yu) PERC 產(chan) 線 兼容性最高,可實現產(chan) 線改造升級,其工序步驟相對較多;(2)HJT 不兼容現有設備,需要新建產(chan) 線,但其工 藝最簡單、步驟最少;(3)IBC 電池工藝相對複雜,可以疊加 PERC、TOPCon、HJT 等工藝,分別對應 PBC、 TBC、HBC,進一步提升電池轉換效率。我們(men) 預計 2022 年 N 型單晶電池中 TOPCon、HJT、IBC 電池的平均轉 換效率分別為(wei) 24.5%、25%、25%。

3.3.2 激光硼摻雜有望提升 TOPCon 電池轉換效率

TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact,隧穿氧化層鈍化接觸)電池利用硼擴散形成發射極,電池背麵 製備一層 1-2nm 的隧穿氧化層,然後再沉積一層摻雜多晶矽,二者共同形成了鈍化接觸結構,提供了良好的界 麵鈍化,有效降低表麵複合和金屬接觸複合,有助於(yu) 提升電池轉換效率。

TOPCon 電池與(yu) PERC 產(chan) 線兼容性好,短期更具經濟性。部分 TOPCon 項目可以最大程度保留現有主流的 PERC 電池產(chan) 線設備,隻需增加硼擴和薄膜沉積設備,無須背麵開孔和對準,設備改造難度相對較低,產(chan) 線升 級增加的設備投資額大約為(wei) 5000-7000 萬(wan) 元。國內(nei) 晶科能源、鈞達股份、中來股份、天合光能等紛紛布局 TOPCon 電池領域,產(chan) 業(ye) 發展有望加速。

TOPCon 電池可以通過 SE(摻硼)實現效率的提升。由於(yu) 硼的擴散速率慢,在矽中固溶度低,摻雜困難, 限製了選擇性發射極的應用。激光硼摻雜可幫助 TOPCon 電池實現選擇性發射極結構,降低電極區域的接觸電 阻,提升電池的轉換效率。我們(men) 認為(wei) ,激光技術是實現 TOPCon 硼摻雜工藝的重要發展方向,激光設備價(jia) 值量有望顯著提升,我們(men) 預計 TOPCon 硼摻雜設備單 GW 價(jia) 值量有望達到 2000 萬(wan) 元以上。



3.3.3 激光消融技術可用於(yu) IBC 電池開槽

IBC(Interdigitated back contact)電池,即交叉背接觸電池的最大特點是 PN 結和金屬接觸都處於(yu) 電池背麵, 正麵沒有金屬電極遮擋,具有更高的短路電流密度,相較於(yu) 常規電池可以獲得更高的電流。電池背麵可以容許 較寬的金屬柵線來降低串聯電阻,可以提高填充因子,加上電池前表麵場以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增 益,IBC 電池不僅(jin) 轉換效率高,而且看上去更加美觀,非常適用於(yu) 光伏建築一體(ti) 化等場景,具有較好的商業(ye) 化 前景。

激光消融技術可應用於(yu) IBC 背麵鈍化層開膜上。在 IBC 電池的激光應用方麵,激光無損消融技術可應用於(yu) IBC 背麵鈍化層開膜上,實現背麵 P\N 鈍化膜層的精準消融,替代傳(chuan) 統 IBC 電池采用光刻的技術路線,可以簡 化工藝流程,大幅度降低生產(chan) 成本。

激光消融技術在 P 型 IBC、TBC、HBC 等技術路線均可得到應用。IBC 吸收 TOPCon 鈍化接觸技術後,可 開發出 TBC 電池;吸收 HJT 的非晶矽鈍化技術,可開發出 HBC 電池。在 P 型 IBC、TBC、HBC 這三類電池生 產(chan) 工藝中,掩膜後均需要進行開槽,激光消融技術可以得到應用。我們(men) 預計用於(yu) P 型 IBC 電池的激光消融設備單 GW 價(jia) 值量有望達到 2000 萬(wan) 元以上。

3.3.4 激光轉印技術可應用於(yu) 各類光伏電池

激光圖形轉印技術(Pattern Transfer Printing,簡稱 PTP)是一種新型非接觸式的印刷技術。激光轉印技 術在特定柔性透光材料上塗覆所需漿料,采用高功率激光束高速圖形化掃描,將漿料從(cong) 柔性透光材料上轉移至 電池表麵,形成柵線。

絲(si) 網印刷過程中,為(wei) 保證整個(ge) 電池幅麵印刷質量,需要全程對電池表麵施加比較大的壓力。PTP 技術加工 過程中則無需接觸電池表麵。隨著 182mm、210mm 電池尺寸時代的到來,印刷麵積更大,矽片進一步減薄,加 工過程中的壓力降低可以顯著降低電池的破損率,提高生產(chan) 的良率,進而降低生產(chan) 成本。



激光轉印技術可以提升電池轉換效率,降低銀漿耗量,提升生產(chan) 良率。激光轉印技術應用於(yu) 光伏電池金屬 化環節,可實現 25μm 以下的線寬,實現更優(you) 的高寬比,在提升太陽能電池效率的同時,大幅降低漿料耗量 20% 以上,顯著降低電池生產(chan) 成本。由於(yu) 激光轉印采用無接觸式方式,相比傳(chuan) 統的絲(si) 網印刷可以有效降低加工過程 的壓力,以降低電池破損率,提升良率。

激光轉印技術可應用於(yu) PERC、TOPCon、HJT、IBC 等各類電池路線。激光轉印技術是目前新型光伏電 池金屬化工藝中降本提效的有效技術路徑之一,該技術不局限電池種類,應用相對廣泛,特別是針對於(yu) 銀漿耗 量較大的 TOPCon 和 HJT 電池,利用轉印技術實現的銀耗降低是其金屬化環節降本的重要途徑之一。我們(men) 認為(wei) 激光轉印設備價(jia) 值量可以參考現有絲(si) 網印刷設備價(jia) 值量,判斷應用於(yu) PERC、TOPCon、HJT、xBC 電池的激光 轉印設備單 GW 價(jia) 值量分別為(wei) 2500 萬(wan) 元、3000 萬(wan) 元、5500 萬(wan) 元、3500 萬(wan) 元。

3.3.5 LIA 激光修複技術在 HJT 電池上具有應用前景

HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)電池工藝流程簡化、技術延展性佳、降本提效路徑清晰, 被認為(wei) 是最具長期發展空間的 N 型電池技術路線。HJT 為(wei) 天然的雙麵發電電池,雙麵率>95%;采用低溫工藝, 適宜做薄片化,降本潛力大;溫度係數較小,高溫環境下衰減較小,發電量相對較高;本征非晶矽鈍化,開路 電壓較大。HJT 工藝步驟簡單,主要為(wei) 四步,分別是清洗製絨、非晶矽薄膜沉積、TCO 製備、電極製備。

HJT 亟待解決(jue) 的方麵主要在於(yu) 成本的持續優(you) 化。從(cong) 2021 年的行業(ye) 發展來看,設備國產(chan) 化、薄片化進展順 利;2022 年行業(ye) 將持續探索金屬化環節對於(yu) 銀漿耗量的節省,材料角度包括銀包銅、銅電鍍等;印刷技術角度 包括激光轉印、鋼板印刷等。

LIA(Light-Induced Annealing)激光修複技術可提升 HJT 電池轉換效率。異質結電池結構中α-Si:H/c-Si 的界麵存在大量的界麵態(Si 懸掛鍵),在光照的情況下,對此結構進行加熱退火,可以有效減少界麵態(Si 懸掛鍵)密度,降低界麵複合,從(cong) 而提高非晶矽的鈍化效果。通過超高功率激光照射 HJT 電池片,產(chan) 生大量光生載流子改變α-Si:H 中氫的價(jia) 態,使得α-Si:H/c-Si 界麵複合降低,能提升 HJT 電池的 Voc;並且能夠改善 TCO 層導電性能,降低 Ag/TCO 的接觸電阻,從(cong) 而提高 HJT 電池的 FF。



HJT 激光 LIA 修複效果更具有穩定性。LIA 激光修複技術,除了能夠提升轉換效率外,還可以降低暗衰減。 修複工藝的核心是能否將效率提升穩定保持到組件上,目前從(cong) 與(yu) 其他鈍化技術的測試對比結果來看,其他技術 的效率提升效果隨著時間會(hui) 回落,而激光修複可穩定保持,從(cong) 這一角度來講激光修複具有優(you) 勢。根據帝爾激光 投資者關(guan) 係活動記錄表,其激光 LIA 設備曾獲量產(chan) 訂單,單台設備價(jia) 格不低於(yu) 300 萬(wan) 元,對應產(chan) 能 300MW, 據此測算激光 LIA 設備單 GW 價(jia) 值量約 3000 萬(wan) 元。

3.3.6 組件端激光無損劃片技術實現突破

半片組件是指將電池對切後串聯起來的技術,因電池片麵積減小一半,電流降為(wei) 原來 1/2,串聯電阻引起的 內(nei) 部損耗降低為(wei) 整片電池的 1/4,進而組件功率得以提升。高效太陽能電池的輸出電流更高,組件封裝損耗大於(yu) 常規電池,因此半片技術對於(yu) 高效太陽能電池的增益效果更加明顯。

疊瓦組件是指將太陽能電池在優(you) 化柵線設計後切成多個(ge) 小片,然後將每小片以類似導電膠的方式疊加串聯, 通過串並聯的方式做成組件,令電池間的縫隙降到最低,因此在同樣的單位麵積中可以鋪設更多電池,增加組 件輸出功率。

組件從(cong) 全片、半片到疊瓦的升級仍在持續。2021 年半片組件市場占比達到 86.5%,同比增加 15.5pct。由於(yu) 半片或更小片電池片的組件封裝方式可提升組件功率,未來其所占市場份額會(hui) 持續增大,相關(guan) 設備需求有望持 續釋放。

無損切割,又稱激光熱應力切割(Thermal Laser Separation),其原理是利用激光局部照射產(chan) 生不均勻 的熱效應,在受熱區產(chan) 生一個(ge) 不均勻的溫度場,材料表麵產(chan) 生的溫度梯度,誘發熱應力產(chan) 生。其中,激光 光斑處溫度高,為(wei) 壓應力狀態,激光光斑前後處於(yu) 拉應力狀態。由於(yu) 脆性材料抗壓剛度遠大於(yu) 抗拉強度, 當拉應力達到材料的斷裂強度時,就會(hui) 使材料發生斷裂,裂紋會(hui) 隨著激光的移動軌跡穩定擴展。

在組件端,激光無損劃片技術相對於(yu) 傳(chuan) 統激光劃片實現突破。常規激光劃片工藝難以滿足超高加工品 質要求,激光無損劃片采用應力切割原理,利用激光對材料進行局部快速加熱,誘發其內(nei) 應力的產(chan) 生,當 內(nei) 應力足夠大的時候讓矽片自動裂開。該技術可實現對電池片非常完整的切割,橫截麵更好,在機械載荷 上有更好的表現,我們(men) 判斷激光無損劃片設備價(jia) 值量約 500 萬(wan) 元/GW。



3.4 光伏激光加工設備市場空間探討

3.4.1 激光設備在電池片環節空間測算

激光設備在電池片前道環節市場空間測算

核心假設 1:我們(men) 判斷 2022 年 PERC、TOPCon、xBC 電池新增產(chan) 能分別為(wei) 30GW、60GW、50GW。

核心假設 2:目前新增 PERC 電池產(chan) 線中激光消融設備+SE 激光摻雜設備已成為(wei) 標配,假設其滲透率為(wei) 100%; 考慮到 TOPCon 激光硼摻雜工藝和 xBC 激光開槽工藝的應用效果,假設 2022 年設備滲透率分別為(wei) 80%、100%。

核心假設 3:假設 PERC 激光消融+SE 激光摻雜設備、TOPCon 激光硼摻雜設備、xBC 激光開槽設備的價(jia) 值 量分別為(wei) 0.11、0.23、0.23 億(yi) 元/GW。

我們(men) 預計 2022 年 PERC 激光消融+SE 激光摻雜設備市場空間為(wei) 3.30 億(yi) 元,TOPCon 激光硼摻雜設備市場空 間為(wei) 11.04 億(yi) 元,xBC 激光消融設備市場空間為(wei) 11.50 億(yi) 元。綜上,2022 年應用於(yu) 電池片前道環節的激光設備 市場空間約為(wei) 25.84 億(yi) 元。


激光設備在電池片後道環節市場空間測算

核心假設 1:我們(men) 判斷 2022 年 PERC、TOPCon、HJT、xBC 電池新增產(chan) 能分別為(wei) 30GW、60GW、20GW、 50GW。

核心假設2:考慮到不同電池技術路線對於(yu) 轉印設備的需求程度存在差異,我們(men) 預計 2022 年PERC、TOPCon、 HJT、xBC 電池激光轉印設備的滲透率分別為(wei) 0%、20%、10%、50%;假設 2022 年 HJT 激光 LIA 設備滲透率 為(wei) 5%。



核心假設 3:參考絲(si) 網印刷設備在各類技術路線的價(jia) 值量,我們(men) 假設 2022 年 PERC、TOPCon、HJT、xBC 激光轉印設備(整線)單 GW 價(jia) 值量分別為(wei) 0.25、0.30、0.55、0.35 億(yi) 元;假設 HJT 激光 LIA 設備單 GW 價(jia) 值 量為(wei) 0.30 億(yi) 元。

我們(men) 預計 2022 年 PERC、TOPCon、HJT、xBC 激光轉印設備(整線)市場空間分別為(wei) 0、3.60、1.10、8.75 億(yi) 元,合計為(wei) 13.45 億(yi) 元;HJT 激光 LIA 設備市場空間為(wei) 0.30 億(yi) 元。綜上,2022 年應用於(yu) 電池片後道環節的激 光設備市場空間約為(wei) 13.75 億(yi) 元。


激光設備在電池片環節市場空間總結

在 PERC 時代,激光工藝主要應用在電池生產(chan) 的前道環節,單位 GW 價(jia) 值量在 1000 多萬(wan) ,而在高效電池時 代,激光工藝不僅(jin) 在電池生產(chan) 前道環節價(jia) 值量升至 2000 萬(wan) /GW 以上,並且在電池生產(chan) 的後道金屬化環節也會(hui) 有一定比例的滲透率。

根據我們(men) 的測算,2022 年激光設備在電池片前道環節的市場空間為(wei) 25.84 億(yi) 元,激光設備在電池片後道環 節的市場空間為(wei) 13.75 億(yi) 元。綜上,2022 年應用於(yu) 電池片環節的激光加工設備市場空間為(wei) 39.59 億(yi) 元,其中應 用於(yu) PERC 電池、TOPCon 電池、HJT 電池、xBC 電池的激光加工設備市場空間分別為(wei) 3.30、14.64、1.40、20.25 億(yi) 元。


3.4.2 激光設備在組件環節空間測算

核心假設 1:我們(men) 判斷 2022 年組件新增產(chan) 能為(wei) 150GW。

核心假設 2:假設 2022 年激光無損劃片設備在組件環節的滲透率為(wei) 20%。

核心假設 3:假設激光無損劃片設備單 GW 價(jia) 值量為(wei) 500 萬(wan) 元。

我們(men) 預計 2022 年應用於(yu) 組件環節的激光無損劃片設備市場規模為(wei) 1.50 億(yi) 元。



3.4.3 光伏激光加工設備市場空間展望

在 PERC 電池時代,PERC 激光消融設備+SE 激光摻雜設備是新增 PERC 產(chan) 線標配,激光設備價(jia) 值量超過 1000 萬(wan) 元/GW。

在高效電池時代,電池片前道環節,TOPCon 激光硼摻雜設備、IBC 激光開槽設備價(jia) 值量均有望超過 2000 萬(wan) 元/GW;電池片後道環節,激光轉印技術應用於(yu) 金屬化環節,價(jia) 值量可參考對應技術路線的絲(si) 網印刷設備, HJT 激光 LIA 設備價(jia) 值量約 3000 萬(wan) 元/GW。因此激光加工設備在每種高效電池路線的應用價(jia) 值量有望提升至 5000 萬(wan) 元/GW 以上。我們(men) 判斷 2022 年高效電池 TOPCon、HJT、xBC 電池分別擴產(chan) 60GW、20GW、50GW, 下遊加速擴產(chan) 不斷釋放設備需求,激光設備市場應用前景相對廣闊。

此外,激光無損劃片等技術在組件環節亦可得到應用,預計 2022 年市場空間約為(wei) 1.50 億(yi) 元。

綜上,單位 GW 用到的光伏激光加工設備價(jia) 值量提升,疊加高效電池擴產(chan) 規模加大,激光設備在光伏領域 市場空間有望持續擴大,預計 2022 年激光設備在光伏電池片、組件環節的市場空間合計為(wei) 41.09 億(yi) 元,並且未 來隨著光伏產(chan) 業(ye) 的進一步發展,前景更加廣闊。

3.5 公司發力光伏激光設備,打開新成長空間

光伏激光設備技術橫跨多個(ge) 學科,具有較高壁壘。光伏激光設備廠商需要深入理解光伏電池原理,結合工 藝段的需求,開發出光伏激光設備,這個(ge) 過程橫跨半導體(ti) 物理、材料、激光器設計、自動化設備配套等多個(ge) 領 域,因此,光伏激光設備目前行業(ye) 內(nei) 參與(yu) 者較少,也可以在市場端獲得較高的定價(jia) 以及利潤水平。

公司於(yu) 2021 年初左右開始進軍(jun) 晶矽太陽能電池領域,產(chan) 品包括全自動激光開槽設備、全自動激光摻雜設備、 全自動無損激光劃裂設備。根據 2021 年中報,公司在光伏行業(ye) 的在研項目有太陽能電池激光加工技術開發、超 快激光技術研發等。整體(ti) 來看,公司在激光器和激光應用領域擁有眾(zhong) 多優(you) 質人才,憑借對激光以及激光和材料 相互作用機理方麵的深刻理解,公司快速完成了光伏激光設備的研發製造,未來有望獲得市場端的突破。



未來光伏激光設備的突破有望帶動公司整體(ti) 盈利能力上行。一方麵,光伏激光設備可以為(wei) 客戶降低生產(chan) 成 本或者提高電池片轉化效率,從(cong) 而創造明顯的價(jia) 值;另一方麵,目前具備光伏激光設備研發生產(chan) 能力的企業(ye) 較 少,行業(ye) 格局較好,因此光伏激光設備整體(ti) 盈利能力較強。以光伏激光設備的龍頭企業(ye) 帝爾激光來參照分析, 其 2019、2020、2021Q1-3 的毛利率分別是 55.86%、46.54%、44.62%,淨利率分別是 43.60%、34.80%、30.12%。 而公司 2019、2020、2021Q1-3 的毛利率分別是 36.25%、29.94%、28.20%,淨利率分別是 14.10%、5.86%、3.53%。 可以看出光伏激光設備的盈利能力明顯強於(yu) 公司的鋰電設備以及其他業(ye) 務。因此,我們(men) 認為(wei) ,公司未來在光伏 激光設備的突破和放量將帶動整體(ti) 盈利能力向上。

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