一、激光&自動化裝備龍頭,打造平臺型公司
1.1 公司發(fā)展歷史回顧:深耕激光、引進人才、拓展領域
公司的發(fā)展歷史主要由以下幾段構成(發(fā)展歷程部分主要系在 2019 年海目星高層管理會議內容的基礎上完 善)
① 初創(chuàng)階段(2007~2010):公司剛起步,主營光纖打標機,定位于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(zhàn)略調整,成立廣州海目星,開辟高功率切割領域。2011 年, 在激光與自動化結合方向發(fā)展。引入張松嶺博士、田亮、鐘輝等優(yōu)秀人才團隊,參與國際知名品牌充電器全自 動化標記及 3C 行業(yè)知名廠商第一條全自動化生產線的研發(fā)設計,進入蘋果和富士康產業(yè)鏈。為公司在激光與自 動化行業(yè)發(fā)展奠定了深厚的基礎。2012 年,引進周宇超等優(yōu)秀人才,投入到核心器件激光器的開發(fā),提升定制 化能力、積累核心競爭力。
③ 重塑階段(2014~2017):2014 年,由于市場形勢惡化,公司在逆境中拼搏,引進以劉明清總經(jīng)理、李 營、李謙等為代表的具備外資企業(yè)背景的優(yōu)秀管理、技術及銷售精英團隊。2015 年,長城光寶等優(yōu)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。與此同時,日本留學歸來的劉博士帶領 公司拓展鋰電新興市場,與寧德時代等行業(yè)龍頭建立良好合作。
④ 高速發(fā)展階段(2017~至今):公司幾大事業(yè)部共同發(fā)展,穩(wěn)步前進。隨著資本投資的引入,為海目星 的生命注入了資金血液。鋰電事業(yè)步入正軌,新設備、新項目相繼落地,高速激光制片機已成為行業(yè)標桿;3C產業(yè)的高速發(fā)展,公司產品得到眾多客戶的認同。廣州海目星納入集團的整體化管理,在鈑金裝備行業(yè)的表現(xiàn) 可圈可點;光伏領域,不斷推出新設備,增長前景良好。同時,優(yōu)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(fā)展。
經(jīng)過十余年發(fā)展,公司已成為業(yè)界數(shù)一數(shù)二的激光&自動化裝備綜合解決方案提供商。
1.2 股權結構穩(wěn)定,核心團隊持股
公司的實際控制人及最終受益人為董事長趙盛宇,其通過鞍山市??灯髽I(yè)管理服務中心、深圳市海目星投 資管理中心、深圳市深海創(chuàng)投投資合伙企業(yè)對公司實現(xiàn)控股。公司其余高管和核心技術人員基本上都有不同程 度的持股。另外,公司于 2021 年 7 月 17 日發(fā)布限制性股票激勵計劃,包含公司高管和員工在內共 319 人,股 權激勵總額約占公告日股本總額 3.50%,整體來看,公司股權激勵到位,管理層和核心技術人員與公司高度綁 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(yè)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(lián)營企業(yè)有 3 家,主要從事智能機器人及物流 方向業(yè)務。
1.3 激光與自動化結合,形成四大業(yè)務板塊
公司專注于激光光學及控制技術、與激光系統(tǒng)相配套的自動化技術,并持續(xù)強化這兩大核心能力。公司激 光及自動化設備根據(jù)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(fā)標準化和定制化的包含激光表面處理、切割、焊接等一項或多項功能的自動化成套解決方案, 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(xiàn)設備或生產線的自動化、智能化作業(yè),從而達到精 準、高效、可控的工藝目標。
公司擁有眾多技術人才支撐。公司董事長趙盛宇是中國科學技術部“創(chuàng)新人才推進計劃”科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人 才、國家高層次人才特殊支持計劃領軍人才。其帶領的核心技術團隊成員來自于國內外知名企業(yè),皆屬于細分 賽道的行業(yè)領軍人物。
1.3.1 激光領域:具備自主設計和制造能力
在激光器設計方面,公司通過自主創(chuàng)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 制技術的應用,成功開發(fā)出 20W 紫外納秒激光器、35W 綠光納秒激光器等系列產品,其輸出功率高于國內同行 業(yè)大部分同類產品,激光光斑圓度也優(yōu)于市場上同類產品。公司自產激光器全部用于自產設備,使用自產激光 器可結合客戶的特定需要,更加靈活地調整激光加工系統(tǒng),從而達到更好的加工效果。
在激光控制及工藝應用方面,公司自主研發(fā)了嵌入式高速激光控制卡技術、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、激光表面處理技術等與激光應用密切相關的技術與工藝,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、鉆孔等)環(huán)節(jié)的精密、高效、穩(wěn)定運行。
1.3.2 自動化領域:為激光提供支撐
在與激光系統(tǒng)相配套的自動化技術方面,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、 控制系統(tǒng)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(yè)自動化控制系統(tǒng)框架等核心技術,保障了激光同自動化 有機結合,為激光加工的自動化、智能化提供了充分的技術支持。
1.3.3 公司形成四大業(yè)務板塊
目前公司形成四大業(yè)務板塊。2021 年 4 月,公司公告組織架構調整,新增光伏事業(yè)群,并且將“激光研發(fā) 中心”歸入新增的“光伏事業(yè)群”,至此,公司形成動力電池制造、光伏制造、3C 行業(yè)制造、鈑金切割,四大 業(yè)務板塊。
1.4 下游鋰電行業(yè)景氣度高,公司業(yè)績迎來加速增長
2021 年公司營業(yè)收入為 19.70 億元,同比增長 49.15%。2016-2021 年 CAGR 為 45.89%,公司業(yè)務體量不斷 做大。2021 年公司歸母凈利潤為 1.08 億元,同比增長 39.61%,繼 2020 年負增長之后重新回到上行通道。公司 2020 年凈利潤負增長主要系當年行業(yè)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(yè)的高速發(fā)展以及相關訂單的驗收,公司凈利潤開始快速增長。
從分業(yè)務來看,鋰電業(yè)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(yè)務,營收占比在 50%左右,營業(yè)收入 CARG 為 55.80%。2021H1 公司動力電池激光及自動化設備收入實現(xiàn)較大反超(占比達 41.47%),主要系下游動力電池廠商擴產需求旺盛,行業(yè)景氣度高,而且公司在產品、客戶端皆有所突破。
在盈利能力方面, 公司 2021Q1-3 毛利率為 28.20%。毛利率自 2020 年后開始下跌,主要系 2020 年以前公 司主要收入源于高毛利率的消費電子行業(yè),2020 年以后隨著業(yè)務重心向動力電池偏移,加上部分行業(yè)景氣度下 滑,原材料價格上漲,公司整體毛利率逐漸下滑。但展望未來,隨著公司動力電池業(yè)務高速發(fā)展、產品成熟度 逐漸提升、規(guī)模效應的體現(xiàn),公司毛利率將穩(wěn)中有升。2021 年公司凈利率為 5.48%,同比下降 0.38pct,主要系 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。預計公司凈 2022 年利率將會迎來顯著改善。
從合同負債來看,公司 2021Q1-3 年合同負債為 13.3 億元,同比增加 230.8%,為公司未來業(yè)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(yè)務快速增長
2.1 動力電池開啟擴產潮,鋰電設備需求旺盛
隨著全球主要經(jīng)濟體碳減排目標的確立,以及電動車產品競爭力的提升,全球電動車銷量井噴,動力電池 行業(yè)迎來擴產潮,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、供給端車型更加豐富、產品分層和定位逐漸清晰,2021 年新能源汽車銷量達到 350.72 萬輛,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 萬輛,同比增長分別為 140.79%、204.65%;同期滲透率分別為 17.0%、19.2%。
受益于下游需求高增,動力電池市場進入爆發(fā)期。2016-2020 年全國動力電池裝機量由 28.29GWh 上升至 62.85GWh,年復合增速 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 16.18、13.68GWh,同比增長 86.86%、145.13%。
我們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 萬輛,對應動力電池需求量 645GWh,相較于 2020 年的 65GWh,年復合增長率達到 58%。
2.1.2 歐洲:政策刺激需求,電池產能建設提速
歐洲尾氣減排政策以及新能源汽車購置補貼兩端發(fā)力,電動化轉型進程加速。近年來歐洲不斷推出環(huán)境保 護相關法律法規(guī),排放要求不斷嚴苛,加速了汽車行業(yè)的電動化轉型。此外,歐洲各國一并通過稅收減免和購 買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(xiàn)“碳中和”,目前歐盟已經(jīng)建立了 130 個以上 低汽車尾氣排放區(qū)和 70 多個監(jiān)管區(qū)域。歐洲主流市場國家紛紛宣布實現(xiàn) 100%電動汽車銷售的時間表,德國、 愛爾蘭、斯洛文尼亞、荷蘭、以色列和丹麥計劃在 2030 年實現(xiàn),英國、法國和意大利三大市場計劃在 2040 年 實現(xiàn)。此外,24 個歐盟國家為電動車提供優(yōu)惠政策,其中 12 個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(wěn)步增長,由 21.3 萬 輛增長到 54.3 萬輛,年復合增速高達 36.6%。2020 年 1 月,伴隨著歐洲碳排新政開始執(zhí)行,以及大眾 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(fā)展階段,2020 年歐洲新能源汽車銷量達 到 136.5 萬輛,同比增長 154.6%;進入 2021 年,歐洲市場增長勢頭延續(xù),新能源汽車總銷售量高達 230.0 萬, 同比增長 68.44%。2022 年 1 月、2 月歐洲新能源汽車銷量分別為 15.6 萬輛、16.0 萬輛,同比增長 38.8%、37.8%, 同期滲透率分別為 19.5%、20.9%。
我們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 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(tài)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(xié)定》,并提出 2026 年實現(xiàn)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 億美元,推動電動車產業(yè)鏈國產化,給予電動車銷售稅收優(yōu)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(fā)布聲明稱,總統(tǒng)將簽署一項行政命令,使 2030 年新車銷售量中 50%實現(xiàn)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 一步制定長期燃油效率和排放的標準;此外,美國政府將投資于充電站網(wǎng)絡、銷售激勵、制造業(yè)和技術創(chuàng)新領 域。隨著美國市場一系列新政的落地,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 65.2 萬輛,同比增長 102.12%。2022 年 1 月、2 月美國新能源汽車銷量為 6.2、7.0 萬輛,同比增長 75.17%、 77.77%,同期滲透率分別為 6.3%、6.6%。
根據(jù)拜登政府提出的 2030 年美國汽車市場實現(xiàn) 50%電動化率的目標,我們假設 2025 年美國電動車滲透率 為 30%,屆時美國動力電池裝機量將達到 337GWh。
總結來說,在政策端與供給端共同發(fā)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,年復合增長率達 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(yè)仍處于高速發(fā)展階段,若按照 60%的產能利用率來計算,則 2025 年行業(yè)的合意產能將達到 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,不斷拓展產品品類
如何理解公司的鋰電業(yè)務布局?
① 基于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,刀具屬于消耗件、成本高,而且在切 口處容易出現(xiàn)毛刺,造成電池安全隱患。激光模切可以完美解決上述問題。公司 2015 年開始和寧德時代共同研 發(fā)激光模切設備,并且在 2016 年實現(xiàn)全球首次量產設備,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(shù)領先同行。公司憑借先發(fā)優(yōu)勢以及持續(xù)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(huán)節(jié),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 的作用控制,核心技術壁壘包括激光參數(shù)控制、自動化夾具的配套等。公司基于對激光器的理解和 3C 領域的經(jīng) 驗積累,成功研發(fā)出動力電池用激光焊設備,并且實現(xiàn)批量化銷售。
② 基于自動化技術,拓展產品品類
憑借自動化技術積淀,裝配線開始放量。公司生產的裝配線主要功能是實現(xiàn)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。整體來看,裝配線涉及自動化設 備多,價值量約在 1800 萬/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 與行業(yè)一流客戶合作緊密,訂單量明顯攀升。
受益于下游行業(yè)的擴產需求,特別是動力電池廠商擴產需求旺盛,截至 2021H1 公司簽署銷售訂單 21.78 億 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 億元(含稅),同比增長 130.95%。公司與寧德時代、中航鋰電、億緯鋰能、長城汽車、蜂巢能源等行業(yè)龍頭 形成穩(wěn)定合作關系。公司金額較大的鋰電設備訂單包括與中航鋰電簽訂的 19.68 億元采購意向框架協(xié)議、蜂巢 能源 3.38 億元訂單、寧德時代 6.73 億元的訂單等。(報告來源:未來智庫)
三、布局光伏激光設備,有望實現(xiàn)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,主要由于激光具有非接觸加工、具備區(qū)域選擇性、加工精度高、可調節(jié) 性強、提高材料利用率等優(yōu)勢。
從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涉及相變(固體到氣體、固體到液體)以及 不涉及相變(固體到固體)。
根據(jù)激光在光伏的應用來看,激光消融、開槽、打孔、切割、清洗等,都屬于激光誘導材料實現(xiàn)固體到氣 體的轉變。另外,激光修復、激光摻雜屬于激光誘導材料實現(xiàn)固態(tài)內部的變化,對于材料狀態(tài)的調控更加精細, 整體難度更高。最后,激光轉印涉及活性劑的氣化以及銀漿的液化,整體難度也較高。
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(yōu)勢,在光伏領域各類激光技術得到應用。 在電池片前道環(huán)節(jié),激光打孔、激光摻雜、激光消融等技術可得到應用;在電池片后道環(huán)節(jié),激光轉印、激光 修復等技術可得到應用;在組件環(huán)節(jié),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(fā)射極鈍化和背面接觸)電池利用特殊材料在電池片背面形成鈍 化層作為背反射器,增加長波長的吸收,同時增大 P-N 極間的電勢差,降低電子復合,提高效率。
目前 PERC 電池產線中應用最為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 設備已成為新增 PERC 產線的標準配置。
3.2.2 可應用于 PERC 電池生產的激光技術
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、背面布線的方式消除正面電極的主柵線,將正面電極細柵線 收集的電流通過孔洞中的銀漿引到背面,使得電池的正負電極點都分布在電池片背面,有效減少正面柵線的遮 光,提高了光電轉換效率,同時降低銀漿耗量和金屬電極-發(fā)射極界面載流子復合損失。MWT 技術可以疊加 PERC 技術,將 PERC 電池正面電極引到電池背面,減小正面柵線的遮光,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。但由于該技術本身需要背板、玻璃廠商等配合 變化,所以整體滲透率不高。
3.2.2.2 SE 激光摻雜技術
SE 電池在晶硅太陽能電池電極柵線與硅片接觸部位區(qū)域進行高濃度磷摻雜,電極以外區(qū)域進行低濃度淺摻 雜,這種結構可以減少發(fā)射極表面少子的復合,而金屬電極和發(fā)射極之間又能形成良好的歐姆接觸,從而獲得 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生的磷硅玻璃層為摻雜源, 利用激光可選擇性加熱特性,在太陽電池正表面電極區(qū)域形成選擇性重摻雜的 n++重摻雜區(qū)域,提高電極接觸 區(qū)域的摻雜濃度,降低接觸電阻,從而有效提高轉換效率。
SE 激光摻雜設備已成為新增 PERC 產能的標準配置。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,已逐漸成為行業(yè)主流的選擇性發(fā)射極制備方式。在原有 PERC 電池結構上實現(xiàn)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
激光消融設備用于 PERC 電池背鈍化量產線,利用激光消融電池背面的鈍化膜,是 PERC 產線中不可或 缺的關鍵裝備。激光消融技術指利用激光在硅片背面打孔或開槽,將部分 AlOx 與 SiNx 薄膜層打穿露出硅基體, 使背電場通過薄膜上的孔或槽與硅基體實現(xiàn)接觸。PERC 電池背面采用全表面介質膜鈍化和局域金屬接觸方式 取代全鋁背場電極,背面電極透過鈍化層實現(xiàn)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硅襯底材料,激光消融可以較好地實現(xiàn)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,只有特制的激光器和光路控制,配合長期積累的工藝經(jīng)驗,才能得到最佳的電池性能。
3.2.2.4 LID/R 激光再生修復技術
激光在 LID/R 技術工藝中有較好的應用效果。激光再生修復技術通過超高功率光照射電池片,產生大量光 生載流子來改變體內氫的價態(tài),快速實現(xiàn)硼氧結構由高活性的復合體轉變?yōu)榈突钚缘脑偕鷳B(tài),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 電池整體設備投資額相對較低,LED 燈光注入的方式在修復環(huán)節(jié)具有價格優(yōu)勢,因此 LID/R 激光設備在 PERC 電池的生產中整體應用程度不高。
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游電池工藝的需求,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(huán)節(jié)各有不同,本章我們將重點討論激光技術在 TOPCon、HJT、xBC 電池以及組件環(huán)節(jié)的應用前景。
高效太陽能電池技術滲透率快速提升。隨著相關工藝技術的發(fā)展以及產業(yè)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計劃,TOPCon、HJT、IBC 等高效電池滲透率有望加快。根據(jù) 我們對于今年電池技術路線的判斷,預計 2022 年 PERC 電池擴產約 30GW,TOPCon 電池擴產約 60GW,HJT 電池擴產約 20GW,xBC 電池擴產約 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 PERC 產線 兼容性最高,可實現(xiàn)產線改造升級,其工序步驟相對較多;(2)HJT 不兼容現(xiàn)有設備,需要新建產線,但其工 藝最簡單、步驟最少;(3)IBC 電池工藝相對復雜,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 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(fā)射極,電池背面 制備一層 1-2nm 的隧穿氧化層,然后再沉積一層摻雜多晶硅,二者共同形成了鈍化接觸結構,提供了良好的界 面鈍化,有效降低表面復合和金屬接觸復合,有助于提升電池轉換效率。
TOPCon 電池與 PERC 產線兼容性好,短期更具經(jīng)濟性。部分 TOPCon 項目可以最大程度保留現(xiàn)有主流的 PERC 電池產線設備,只需增加硼擴和薄膜沉積設備,無須背面開孔和對準,設備改造難度相對較低,產線升 級增加的設備投資額大約為 5000-7000 萬元。國內晶科能源、鈞達股份、中來股份、天合光能等紛紛布局 TOPCon 電池領域,產業(yè)發(fā)展有望加速。
TOPCon 電池可以通過 SE(摻硼)實現(xiàn)效率的提升。由于硼的擴散速率慢,在硅中固溶度低,摻雜困難, 限制了選擇性發(fā)射極的應用。激光硼摻雜可幫助 TOPCon 電池實現(xiàn)選擇性發(fā)射極結構,降低電極區(qū)域的接觸電 阻,提升電池的轉換效率。我們認為,激光技術是實現(xiàn) TOPCon 硼摻雜工藝的重要發(fā)展方向,激光設備價值量有望顯著提升,我們預計 TOPCon 硼摻雜設備單 GW 價值量有望達到 2000 萬元以上。
3.3.3 激光消融技術可用于 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 結和金屬接觸都處于電池背面, 正面沒有金屬電極遮擋,具有更高的短路電流密度,相較于常規(guī)電池可以獲得更高的電流。電池背面可以容許 較寬的金屬柵線來降低串聯(lián)電阻,可以提高填充因子,加上電池前表面場以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增 益,IBC 電池不僅轉換效率高,而且看上去更加美觀,非常適用于光伏建筑一體化等場景,具有較好的商業(yè)化 前景。
激光消融技術可應用于 IBC 背面鈍化層開膜上。在 IBC 電池的激光應用方面,激光無損消融技術可應用于 IBC 背面鈍化層開膜上,實現(xiàn)背面 P\N 鈍化膜層的精準消融,替代傳統(tǒng) 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 鈍化接觸技術后,可 開發(fā)出 TBC 電池;吸收 HJT 的非晶硅鈍化技術,可開發(fā)出 HBC 電池。在 P 型 IBC、TBC、HBC 這三類電池生 產工藝中,掩膜后均需要進行開槽,激光消融技術可以得到應用。我們預計用于 P 型 IBC 電池的激光消融設備單 GW 價值量有望達到 2000 萬元以上。
3.3.4 激光轉印技術可應用于各類光伏電池
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涂覆所需漿料,采用高功率激光束高速圖形化掃描,將漿料從柔性透光材料上轉移至 電池表面,形成柵線。
絲網(wǎng)印刷過程中,為保證整個電池幅面印刷質量,需要全程對電池表面施加比較大的壓力。PTP 技術加工 過程中則無需接觸電池表面。隨著 182mm、210mm 電池尺寸時代的到來,印刷面積更大,硅片進一步減薄,加 工過程中的壓力降低可以顯著降低電池的破損率,提高生產的良率,進而降低生產成本。
激光轉印技術可以提升電池轉換效率,降低銀漿耗量,提升生產良率。激光轉印技術應用于光伏電池金屬 化環(huán)節(jié),可實現(xiàn) 25μm 以下的線寬,實現(xiàn)更優(yōu)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,顯著降低電池生產成本。由于激光轉印采用無接觸式方式,相比傳統(tǒng)的絲網(wǎng)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于 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,特別是針對于銀漿耗 量較大的 TOPCon 和 HJT 電池,利用轉印技術實現(xiàn)的銀耗降低是其金屬化環(huán)節(jié)降本的重要途徑之一。我們認為 激光轉印設備價值量可以參考現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷設備價值量,判斷應用于 PERC、TOPCon、HJT、xBC 電池的激光 轉印設備單 GW 價值量分別為 2500 萬元、3000 萬元、5500 萬元、3500 萬元。
3.3.5 LIA 激光修復技術在 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, 被認為是最具長期發(fā)展空間的 N 型電池技術路線。HJT 為天然的雙面發(fā)電電池,雙面率>95%;采用低溫工藝, 適宜做薄片化,降本潛力大;溫度系數(shù)較小,高溫環(huán)境下衰減較小,發(fā)電量相對較高;本征非晶硅鈍化,開路 電壓較大。HJT 工藝步驟簡單,主要為四步,分別是清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、TCO 制備、電極制備。
HJT 亟待解決的方面主要在于成本的持續(xù)優(yōu)化。從 2021 年的行業(yè)發(fā)展來看,設備國產化、薄片化進展順 利;2022 年行業(yè)將持續(xù)探索金屬化環(huán)節(jié)對于銀漿耗量的節(jié)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)激光修復技術可提升 HJT 電池轉換效率。異質結電池結構中α-Si:H/c-Si 的界面存在大量的界面態(tài)(Si 懸掛鍵),在光照的情況下,對此結構進行加熱退火,可以有效減少界面態(tài)(Si 懸掛鍵)密度,降低界面復合,從而提高非晶硅的鈍化效果。通過超高功率激光照射 HJT 電池片,產生大量光生載流子改變α-Si:H 中氫的價態(tài),使得α-Si:H/c-Si 界面復合降低,能提升 HJT 電池的 Voc;并且能夠改善 TCO 層導電性能,降低 Ag/TCO 的接觸電阻,從而提高 HJT 電池的 FF。
HJT 激光 LIA 修復效果更具有穩(wěn)定性。LIA 激光修復技術,除了能夠提升轉換效率外,還可以降低暗衰減。 修復工藝的核心是能否將效率提升穩(wěn)定保持到組件上,目前從與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回落,而激光修復可穩(wěn)定保持,從這一角度來講激光修復具有優(yōu)勢。根據(jù)帝爾激光 投資者關系活動記錄表,其激光 LIA 設備曾獲量產訂單,單臺設備價格不低于 300 萬元,對應產能 300MW, 據(jù)此測算激光 LIA 設備單 GW 價值量約 3000 萬元。
3.3.6 組件端激光無損劃片技術實現(xiàn)突破
半片組件是指將電池對切后串聯(lián)起來的技術,因電池片面積減小一半,電流降為原來 1/2,串聯(lián)電阻引起的 內部損耗降低為整片電池的 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,組件封裝損耗大于 常規(guī)電池,因此半片技術對于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(yōu)化柵線設計后切成多個小片,然后將每小片以類似導電膠的方式疊加串聯(lián), 通過串并聯(lián)的方式做成組件,令電池間的縫隙降到最低,因此在同樣的單位面積中可以鋪設更多電池,增加組 件輸出功率。
組件從全片、半片到疊瓦的升級仍在持續(xù)。2021 年半片組件市場占比達到 86.5%,同比增加 15.5pct。由于 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持續(xù)增大,相關設備需求有望持 續(xù)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生不均勻 的熱效應,在受熱區(qū)產生一個不均勻的溫度場,材料表面產生的溫度梯度,誘發(fā)熱應力產生。其中,激光 光斑處溫度高,為壓應力狀態(tài),激光光斑前后處于拉應力狀態(tài)。由于脆性材料抗壓剛度遠大于抗拉強度, 當拉應力達到材料的斷裂強度時,就會使材料發(fā)生斷裂,裂紋會隨著激光的移動軌跡穩(wěn)定擴展。
在組件端,激光無損劃片技術相對于傳統(tǒng)激光劃片實現(xiàn)突破。常規(guī)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(fā)其內應力的產生,當 內應力足夠大的時候讓硅片自動裂開。該技術可實現(xiàn)對電池片非常完整的切割,橫截面更好,在機械載荷 上有更好的表現(xiàn),我們判斷激光無損劃片設備價值量約 500 萬元/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(huán)節(jié)空間測算
激光設備在電池片前道環(huán)節(jié)市場空間測算
核心假設 1:我們判斷 2022 年 PERC、TOPCon、xBC 電池新增產能分別為 30GW、60GW、50GW。
核心假設 2:目前新增 PERC 電池產線中激光消融設備+SE 激光摻雜設備已成為標配,假設其滲透率為 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 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 激光開槽設備的價值 量分別為 0.11、0.23、0.23 億元/GW。
我們預計 2022 年 PERC 激光消融+SE 激光摻雜設備市場空間為 3.30 億元,TOPCon 激光硼摻雜設備市場空 間為 11.04 億元,xBC 激光消融設備市場空間為 11.50 億元。綜上,2022 年應用于電池片前道環(huán)節(jié)的激光設備 市場空間約為 25.84 億元。
激光設備在電池片后道環(huán)節(jié)市場空間測算
核心假設 1:我們判斷 2022 年 PERC、TOPCon、HJT、xBC 電池新增產能分別為 30GW、60GW、20GW、 50GW。
核心假設2:考慮到不同電池技術路線對于轉印設備的需求程度存在差異,我們預計 2022 年PERC、TOPCon、 HJT、xBC 電池激光轉印設備的滲透率分別為 0%、20%、10%、50%;假設 2022 年 HJT 激光 LIA 設備滲透率 為 5%。
核心假設 3:參考絲網(wǎng)印刷設備在各類技術路線的價值量,我們假設 2022 年 PERC、TOPCon、HJT、xBC 激光轉印設備(整線)單 GW 價值量分別為 0.25、0.30、0.55、0.35 億元;假設 HJT 激光 LIA 設備單 GW 價值 量為 0.30 億元。
我們預計 2022 年 PERC、TOPCon、HJT、xBC 激光轉印設備(整線)市場空間分別為 0、3.60、1.10、8.75 億元,合計為 13.45 億元;HJT 激光 LIA 設備市場空間為 0.30 億元。綜上,2022 年應用于電池片后道環(huán)節(jié)的激 光設備市場空間約為 13.75 億元。
激光設備在電池片環(huán)節(jié)市場空間總結
在 PERC 時代,激光工藝主要應用在電池生產的前道環(huán)節(jié),單位 GW 價值量在 1000 多萬,而在高效電池時 代,激光工藝不僅在電池生產前道環(huán)節(jié)價值量升至 2000 萬/GW 以上,并且在電池生產的后道金屬化環(huán)節(jié)也會 有一定比例的滲透率。
根據(jù)我們的測算,2022 年激光設備在電池片前道環(huán)節(jié)的市場空間為 25.84 億元,激光設備在電池片后道環(huán) 節(jié)的市場空間為 13.75 億元。綜上,2022 年應用于電池片環(huán)節(jié)的激光加工設備市場空間為 39.59 億元,其中應 用于 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 3.30、14.64、1.40、20.25 億元。
3.4.2 激光設備在組件環(huán)節(jié)空間測算
核心假設 1:我們判斷 2022 年組件新增產能為 150GW。
核心假設 2:假設 2022 年激光無損劃片設備在組件環(huán)節(jié)的滲透率為 20%。
核心假設 3:假設激光無損劃片設備單 GW 價值量為 500 萬元。
我們預計 2022 年應用于組件環(huán)節(jié)的激光無損劃片設備市場規(guī)模為 1.50 億元。
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 產線標配,激光設備價值量超過 1000 萬元/GW。
在高效電池時代,電池片前道環(huán)節(jié),TOPCon 激光硼摻雜設備、IBC 激光開槽設備價值量均有望超過 2000 萬元/GW;電池片后道環(huán)節(jié),激光轉印技術應用于金屬化環(huán)節(jié),價值量可參考對應技術路線的絲網(wǎng)印刷設備, HJT 激光 LIA 設備價值量約 3000 萬元/GW。因此激光加工設備在每種高效電池路線的應用價值量有望提升至 5000 萬元/GW 以上。我們判斷 2022 年高效電池 TOPCon、HJT、xBC 電池分別擴產 60GW、20GW、50GW, 下游加速擴產不斷釋放設備需求,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(huán)節(jié)亦可得到應用,預計 2022 年市場空間約為 1.50 億元。
綜上,單位 GW 用到的光伏激光加工設備價值量提升,疊加高效電池擴產規(guī)模加大,激光設備在光伏領域 市場空間有望持續(xù)擴大,預計 2022 年激光設備在光伏電池片、組件環(huán)節(jié)的市場空間合計為 41.09 億元,并且未 來隨著光伏產業(yè)的進一步發(fā)展,前景更加廣闊。
3.5 公司發(fā)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(fā)出光伏激光設備,這個過程橫跨半導體物理、材料、激光器設計、自動化設備配套等多個領 域,因此,光伏激光設備目前行業(yè)內參與者較少,也可以在市場端獲得較高的定價以及利潤水平。
公司于 2021 年初左右開始進軍晶硅太陽能電池領域,產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(jù) 2021 年中報,公司在光伏行業(yè)的在研項目有太陽能電池激光加工技術開發(fā)、超 快激光技術研發(fā)等。整體來看,公司在激光器和激光應用領域擁有眾多優(yōu)質人才,憑借對激光以及激光和材料 相互作用機理方面的深刻理解,公司快速完成了光伏激光設備的研發(fā)制造,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盈利能力上行。一方面,光伏激光設備可以為客戶降低生產成 本或者提高電池片轉化效率,從而創(chuàng)造明顯的價值;另一方面,目前具備光伏激光設備研發(fā)生產能力的企業(yè)較 少,行業(yè)格局較好,因此光伏激光設備整體盈利能力較強。以光伏激光設備的龍頭企業(yè)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%,凈利率分別是 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%,凈利率分別是 14.10%、5.86%、3.53%。 可以看出光伏激光設備的盈利能力明顯強于公司的鋰電設備以及其他業(yè)務。因此,我們認為,公司未來在光伏 激光設備的突破和放量將帶動整體盈利能力向上。
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