當(dāng)前，光伏產(chǎn)業(yè)正處在多種技術(shù)路線并存、降本增效需求強(qiáng)烈的發(fā)展階段。
光伏電池制造設(shè)備中，激光SE、激光轉(zhuǎn)印、激光消融等激光設(shè)備可謂提高TOPCon、HJT、IBC、鈣鈦礦等新型產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)換效率的“超級(jí)武器”。以激光SE為例，在TOPCon中運(yùn)用激光摻硼技術(shù)，僅考慮激光SE（Selective emitter，選擇性發(fā)射極技術(shù)）帶來的轉(zhuǎn)換效率就可提升0.3%。
華安證券預(yù)計(jì)，2023年不含組件和鈣鈦礦技術(shù)的光伏用激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)43.39億元，同比增長(zhǎng)93%。
激光SE：從“可選”走向“標(biāo)配”
激光SE技術(shù)是指在金屬柵線與硅片接觸部分進(jìn)行高濃度磷摻雜或硼摻雜的重?fù)诫s，降低電極和硅片之間的接觸電阻；電極以外的區(qū)域則進(jìn)行低濃度摻雜，降低表面復(fù)合率，實(shí)現(xiàn)開路電壓、短路電流和填充因子的改善，從而將電池光電轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值提升。
目前，激光SE技術(shù)主要用于PERC和TOPCon等同質(zhì)結(jié)電池。
隨著PERC電池逐漸逼近其24.5%的轉(zhuǎn)換效率極限且降本速度趨緩，“PERC+”成為PERC工藝升級(jí)、提升光電轉(zhuǎn)換效率的重要方向。
其中，PERC+SE是主要升級(jí)路線之一。該技術(shù)路線增強(qiáng)了電池對(duì)太陽(yáng)光中紫外光和紅外光的吸收，可將PERC電池效率提升約0.3%-0.5%。同時(shí)，PERC+SE僅需在PERC生產(chǎn)線基礎(chǔ)上增加SE激光摻雜設(shè)備，投入較小且效益明顯。隨著2020-2021年大尺寸PERC+電池的擴(kuò)產(chǎn)，激光SE設(shè)備已成為新增“PERC+”產(chǎn)能標(biāo)配。
2023年P(guān)ERC電池市場(chǎng)份額占比約為60%，考慮到PERC產(chǎn)品未來或逐漸被淘汰，對(duì)應(yīng)設(shè)備市場(chǎng)空間料將逐漸縮小。但SE設(shè)備在TOPCon電池技術(shù)迭代PERC時(shí)繼續(xù)扮演降本提效的角色，并有望成為TOPCon標(biāo)配工藝。
根據(jù)硅片進(jìn)入擴(kuò)散爐的次數(shù)，TOPCon所采用的激光SE工藝可分為一次硼擴(kuò)和二次硼擴(kuò)兩種路線。
其中，一次硼擴(kuò)硅片只需進(jìn)入擴(kuò)散爐一次，僅用一次激光設(shè)備就可以解決選擇性摻雜問題，流程相對(duì)簡(jiǎn)單也更具經(jīng)濟(jì)性，被認(rèn)為是最終解決方案；二次硼擴(kuò)則是硅片兩次進(jìn)入擴(kuò)散爐，還需要配套額外的擴(kuò)散爐和清洗設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性較差，目前未大規(guī)模使用。
從技術(shù)原理上看，TOPCon激光硼摻工藝原理與PERC+SE中的激光SE設(shè)備基本相同，通過實(shí)現(xiàn)局部重?fù)?，將光電轉(zhuǎn)換效率提升0.2%-0.4%。
目前激光硼擴(kuò)SE技術(shù)在TOPCon電池領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)突破。2023年5月，晶科能源在互動(dòng)平臺(tái)表示，TOPCon電池今年主要通過激光SE提效0.2%-0.3%以上。整體來看，目前TOPCon量產(chǎn)效率在25.3%左右，疊加激光SE、工藝優(yōu)化等因素，華泰證券預(yù)計(jì)2023年年底TOPCon效率有望提升至25.7%以上，較PERC的23.5%提升明顯。
效率提升的同時(shí)，采用激光SE的電池成本也有望下降。
中信建投預(yù)測(cè)，在TOPCon電池片環(huán)節(jié)引入激光摻雜設(shè)備，整體電池片環(huán)節(jié)提效0.2%則帶動(dòng)單位成本降低0.238分/W，并且組件、電站環(huán)節(jié)單位成本也分別降低0.373、0.758分/W，合計(jì)系統(tǒng)單位降本1.369分/W。
2022年以來，國(guó)內(nèi)新增建設(shè)和規(guī)劃中的TOPCon電池產(chǎn)能已超250GW，再加上從IRR角度來看，N型電池的收益率更好，因此相較于P型電池，N型電池對(duì)設(shè)備投資成本增加容忍度更高，激光SE設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模或?qū)⒊掷m(xù)擴(kuò)大。
光大證券預(yù)計(jì)，2023-2025年，TOPCon所采用的激光SE設(shè)備市場(chǎng)空間為14.0億、16.0億、20.2億元。
目前，TOPCon激光摻雜設(shè)備逐漸成為主要競(jìng)爭(zhēng)賽道，吸引了多家企業(yè)布局。
截至2023年2月，帝爾激光TOPCon光伏電池SE一次激光摻雜設(shè)備訂單產(chǎn)能累計(jì)已經(jīng)突破100GW。據(jù)悉，帝爾激光2016年成功研發(fā)SE激光摻雜設(shè)備，是首次將激光設(shè)備量產(chǎn)化應(yīng)用于PERC工藝的國(guó)內(nèi)企業(yè)，2018年P(guān)ERC+SE設(shè)備全球市占率高達(dá)86%。
此外，海目星、英諾激光、先導(dǎo)智能、捷佳偉創(chuàng)等公司也開發(fā)出了用于TOPCon的SE設(shè)備。
海目星的全自動(dòng)TOPCon激光一次摻雜設(shè)備主要用于一次硼擴(kuò)激光直摻工序，主要客戶包括晶科能源、天合光能、隆基綠能等。2023年5月，海目星在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司SE設(shè)備簽單情況良好，2023年一季度該類設(shè)備訂單約4億元。
激光開槽：用于IBC PN區(qū)制備
由于IBC（叉指式背接觸電池）具有平臺(tái)化技術(shù)特征，可以和TOPCon、HJT的特征相結(jié)合（比如吸收TOPCon鈍化接觸技術(shù)演變成TBC電池、吸收HJT的非晶硅鈍化技術(shù)演變成HBC電池），因此，IBC的制備工藝相較于其他光伏電池技術(shù)更為多變，激光開槽、激光摻雜等激光技術(shù)也可在多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。
其中，由于IBC電池的正負(fù)兩極金屬柵線呈指狀交叉排列于電池背面，激光開槽技術(shù)可應(yīng)用于其背面PN區(qū)制備上。
一方面，激光開槽工藝可以低成本地制備IBC電池PN區(qū)結(jié)構(gòu)。
IBC制備時(shí)需要多步打掩膜的步驟，制程更加復(fù)雜，并且PN電極之間有漏電風(fēng)險(xiǎn)。通過激光刻蝕，可以繞過掩膜，更低成本地制備PN區(qū)，也可以更靈活準(zhǔn)確地去除鈍化膜形成金屬化的接觸區(qū)。
另一方面，激光開槽還可用于IBC電池PN區(qū)分離。
為防止短路，IBC電池背面的P區(qū)和N區(qū)之間往往需要隔離，采用激光開槽可以同時(shí)保證較低的接觸電阻、較高的電池效率與較好的鈍化效果。
得益于IBC的特殊結(jié)構(gòu)，其在降低光學(xué)損失、提升效率、外觀美觀等方面具備優(yōu)勢(shì)，適合分布式等高端使用場(chǎng)景，有較高的產(chǎn)品溢價(jià)。目前隆基綠能15GW的HPBC項(xiàng)目已開始投產(chǎn)，遠(yuǎn)期規(guī)劃產(chǎn)能近30GW；愛旭股份（600732.SH）的珠海6.5GW的ABC產(chǎn)能投產(chǎn)在即，遠(yuǎn)期規(guī)劃50GW以上。
由于激光開槽在IBC的制造過程中屬于標(biāo)配設(shè)備，已經(jīng)體現(xiàn)出龍頭受益于行業(yè)β的屬性。
2022年5月，帝爾激光發(fā)布公告稱，2022年新簽隆基系訂單約6.02億元，占2021年收入47.88%。據(jù)悉，新簽訂單以HPBC的激光開槽訂單為主。截至2022年10月，帝爾激光已經(jīng)獲得了40GW以上的IBC訂單。
激光轉(zhuǎn)?。汗夥姵赝ㄓ迷O(shè)備
激光轉(zhuǎn)印是一種通用型技術(shù)，可替代現(xiàn)有高效太陽(yáng)能電池產(chǎn)線中的絲網(wǎng)印刷機(jī)設(shè)備，在PERC/TOPCon/HJT/IBC等所有光伏電池片的金屬化環(huán)節(jié)均可以使用。
其中，激光轉(zhuǎn)印技術(shù)在HJT中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加明顯，首先是因?yàn)镠JT所采用的低溫銀漿成本較高，約占非硅成本的50%；其次，激光轉(zhuǎn)印技術(shù)突破了傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷的20μm線寬極限，可以做到18μm以下，精度更高，并且因?yàn)槭欠墙佑|性印刷技術(shù)，對(duì)電池片的損傷更??；最后，激光轉(zhuǎn)印可以兼容不同漿料，低溫銀漿、銀包銅等都可在激光轉(zhuǎn)印上使用，可大幅節(jié)省漿料耗量、降低電池成本的同時(shí)提升太陽(yáng)能電池效率。
與現(xiàn)階段廣泛使用的絲網(wǎng)印刷技術(shù)相比，華安證券測(cè)算得出，若HJT絲印技術(shù)下銀漿耗用量為20mg/W，激光轉(zhuǎn)印的銀漿耗用量為絲印的70%，激光轉(zhuǎn)印在1000萬元/GW的設(shè)備溢價(jià)下仍有0.04元/W的成本優(yōu)勢(shì)。
但從實(shí)際應(yīng)用來看，絲網(wǎng)印刷技術(shù)量產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，擁有長(zhǎng)期的驗(yàn)證基礎(chǔ)，技術(shù)更為成熟。
而且，除了采用激光轉(zhuǎn)印降低銀漿用量外，鋼板印刷、0BB、銅電鍍等方式也可以實(shí)現(xiàn)該效果，并且銀包銅漿料的單位耗用成本更低，這使得激光轉(zhuǎn)印的成本優(yōu)勢(shì)在一定程度上被削減。
由于HJT產(chǎn)能還未大規(guī)模放出，HJT相關(guān)改良設(shè)備的放量階段還沒有到來，激光轉(zhuǎn)印技術(shù)若想得到更為廣泛的應(yīng)用，還需要通過不斷試驗(yàn)來提高設(shè)備良率和精準(zhǔn)性，降低設(shè)備價(jià)格。
激光修復(fù)：LIA提效已通過檢驗(yàn)
由于HJT電池結(jié)構(gòu)中存在α-Si：H/c-Si的界面，需要在光照情況下對(duì)HJT電池進(jìn)行加熱退火，即采用激光LIA（Light-InducedAnnealing,光誘導(dǎo)退火）技術(shù)。該技術(shù)可以有效減少界面態(tài)（Si懸掛鍵）密度、降低界面復(fù)合，最終實(shí)現(xiàn)電池轉(zhuǎn)換效率明顯上升，主要體現(xiàn)在Voc（開路電壓）和FF（填充因子）的提升上。
此外，LIA技術(shù)在HJT的應(yīng)用還能減少電池片的暗衰減，延長(zhǎng)電池組件的使用壽命。
從應(yīng)用情況來看，LIA設(shè)備的提效已經(jīng)過廠商檢驗(yàn)。早在2020年11月，帝爾激光的激光LIA設(shè)備就獲得歐洲客戶量產(chǎn)設(shè)備訂單，總金額1000多萬元，2022年該客戶仍有GW級(jí)訂單落地。
但LIA設(shè)備價(jià)值量約為3000萬元，相較于HJT目前普遍采用的LED光照模式成本會(huì)更高。有滬上機(jī)械設(shè)備分析師曾表示，隨著HJT成本下降，更多一體化玩家會(huì)逐漸進(jìn)入HJT市場(chǎng)，加上激光LIA單機(jī)價(jià)值量的下降，國(guó)內(nèi)LIA設(shè)備的滲透率將逐漸提升。
當(dāng)前激光修復(fù)設(shè)備供應(yīng)商仍以帝爾激光為主。2023年5月，帝爾激光在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司的激光修復(fù)設(shè)備能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成HJT電池的LIA過程，較傳統(tǒng)LED抗光衰工藝的設(shè)備優(yōu)勢(shì)明顯。
激光消融：提升PERC、IBC電池性能
激光消融技術(shù)的核心是利用脈沖激光來打穿電池背面的鈍化層，形成背面接觸，從而提高電池性能。
在早期BSF（常規(guī)鋁背場(chǎng)電池）向PERC電池轉(zhuǎn)型的過程中，激光消融設(shè)備可在PERC電池鈍化層進(jìn)行圖形化開槽，實(shí)現(xiàn)PERC電池的高效率和高品質(zhì)生產(chǎn)，是光伏電池生產(chǎn)線由傳統(tǒng)電池技術(shù)向PERC技術(shù)升級(jí)產(chǎn)業(yè)化的重要核心設(shè)備，效率提升約1%以上。
IBC方面，激光消融技術(shù)可替代工藝復(fù)雜、成本較高、難以大規(guī)模量產(chǎn)的傳統(tǒng)光刻工藝，實(shí)現(xiàn)快速、無損、高效去膜技術(shù)，從而達(dá)到背面P\N鈍化膜層的精準(zhǔn)消融，大幅度簡(jiǎn)化工藝、降低成本、提高升IBC電池的競(jìng)爭(zhēng)力。
帝爾激光于2012和2014年分別推出了研發(fā)型和量產(chǎn)型PERC激光消融設(shè)備，可在背鈍化疊層上實(shí)現(xiàn)快速高效消融，通過鋁漿的燒結(jié)形成背面局部鋁背場(chǎng)結(jié)構(gòu)，提升PERC電池的轉(zhuǎn)換效率。該公司在2022年年報(bào)中表示，報(bào)告期內(nèi)，公司的PERC激光消融、SE激光摻雜設(shè)備全球市占率遙遙領(lǐng)先。
激光刻蝕：鈣鈦礦制備需四次應(yīng)用
機(jī)械刻蝕、金剛線刻蝕、激光刻蝕等均為鈣鈦礦刻蝕環(huán)節(jié)可采用的技術(shù)方法。
其中，激光刻蝕技術(shù)通過激光劃線打開膜層，阻斷導(dǎo)通形成單獨(dú)模塊，獲得子電池。鈣鈦礦的制備需要進(jìn)行四次激光刻蝕，分別是P1-P3的平行激光劃線；P4則激光清邊，主要為了封裝。
激光刻蝕技術(shù)具備成本低、精度高、死區(qū)小、效率高等優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到鈣鈦礦要求的0.3-0.5微米級(jí)別，可以精確控制P1、P2和P3線的線寬，降低鈣鈦礦電池的死區(qū)面積，提高光電轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)效率。
目前，激光刻蝕已成為鈣鈦礦的主流制備方法，刻蝕設(shè)備也成為鈣鈦礦的標(biāo)配設(shè)備。
多家激光設(shè)備廠商已進(jìn)行布局。比如德龍激光2020年推出針對(duì)鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)整段設(shè)備，包括P0層激光打標(biāo)設(shè)備，P1、P2、P3激光劃線設(shè)備，P4激光清邊設(shè)備及其中一系列自動(dòng)化設(shè)備，目前設(shè)備已投入客戶量產(chǎn)線使用，率先實(shí)現(xiàn)百兆瓦級(jí)規(guī)?；慨a(chǎn)。
眾能光電2021年已出貨鈣鈦礦激光劃線刻蝕設(shè)備50臺(tái)套。
2022年8月，大族激光在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司自主研發(fā)的鈣鈦礦激光刻劃設(shè)備2015年已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)銷售，大尺寸整線激光刻劃設(shè)備已在鈣鈦礦頭部企業(yè)交付。
結(jié)語
整體來看，光伏電池激光設(shè)備的投資邏輯大致可分為兩類。
一是光伏激光標(biāo)配設(shè)備的領(lǐng)軍企業(yè)將享受行業(yè)β以及與下游龍頭企業(yè)的合作機(jī)會(huì)，“比如已經(jīng)獲得驗(yàn)證的PERC激光消融設(shè)備，以及正在演繹的IBC激光開槽設(shè)備，后續(xù)還有鈣鈦礦激光設(shè)備的機(jī)遇等。”上述滬上機(jī)械設(shè)備分析師表示。
二是具備增益改良性質(zhì)的光伏激光設(shè)備，需要關(guān)注降本增效以及設(shè)備投入帶來的成本增加，二者之間是否達(dá)到了一定的平衡并形成放量的節(jié)點(diǎn)。如果技術(shù)路線初步放量疊加技術(shù)改良需求，或能為相關(guān)設(shè)備廠商帶來一些業(yè)績(jī)?cè)隽俊?ldquo;之前已經(jīng)驗(yàn)證的是PERC的激光SE設(shè)備邏輯，正在演繹的是TOPCon激光SE設(shè)備，后續(xù)還會(huì)有HJT激光轉(zhuǎn)印、激光修復(fù)等設(shè)備。”
原標(biāo)題：光伏激光設(shè)備：2023年市場(chǎng)規(guī)?；蚪?兩大投資邏輯漸明晰
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