(報告出品方/分析師:西南證券 韓晨 敖穎晨)
01 光伏激光設備龍頭,技術護城河鑄就高盈利
1.1 光伏電池激光設備深耕者,多技術路線儲備豐富
全球領先的激光設備供應商,將激光技術創新應用于光伏電池組件制造領域。
公司成立于2008年,以自主創新激光技術爲核心,主營精密激光加工方案設計及配套設備。
成立初公司將激光創新性應用于光伏電池生産,先後推出激光消融、激光摻雜、激光LIA、MWT打孔、無損劃片等技術,激光設備在下遊電池組件龍頭隆基、通威、天合、晶科、愛旭、韓華等企業中廣泛應用,其中PERC激光消融和SE摻雜設備市占率超過80%。
公司在不同光伏電池技術路線中積極布局,目前成功將激光加工技術應用于 MWT、TOPCon、IBC、HJT、鈣钛礦等新型電池組件技術領域。
此外,在消費電子、顯示面板、醫療設備等領域,公司亦推進激光技術應用。
公司在PERC激光消融(開槽)與摻雜技術積累多年,受益于PERC技術叠代與電池增效需求高漲,設備産銷呈現爆發式增長。
公司主營光伏電池激光加工設備,營收占比超過90%。2012年公司即推出研發型激光消融設備,因此在2017年PERC電池進入量産階段、開啓技術叠代時已有超過5年的研發積累,增效工藝優勢顯著。
隨著PERC電池滲透率提高、對BSF電池的快速替代,公司PERC激光設備(主要爲消融和開槽)産銷快速增長:2017年光伏激光設備銷量65台,2021年達到635台,5年CAGR達到92.5%,同期營收CAGR也爲74.8%,享受PERC電池叠代中的技術紅利。
1.2 盈利大幅領先同行,新技術趨勢下毛利率有望再提升
激光設備助力電池增效,爲下遊客戶帶來核心競爭力,公司毛利率領先同業。
2017年以來公司毛利率基本領先光伏設備行業平均毛利率10pp以上。
究其原因,我們認爲主要在于公司與下遊客戶共同研發、調試電池産線,設計技術工藝,整線設備具有一定非標性,且能夠帶來轉換效率提升:激光消融可提升電池轉換效率1.2%,SE摻雜再提升0.3%-0.5%,爲下遊電池企業帶來顯著價值量與核心競爭力。
2017-2020年公司毛利率雖然有所下降,主要原因爲PERC激光設備成熟後價格有所下降,並且公司給予規模化采購的客戶一定讓利,但公司光伏激光設備毛利率仍保持在45%以上。
新設備盈利能力更強,2021年以來公司毛利率企穩回升,盈利有望迎來拐點。
2021年以來公司毛利率逐步提升,至2022年二季度綜合毛利率達到47.1%。2022年上半年公司實現歸母淨利潤2.2億元,同比增長21.4%,高于營收10.8%的增速,主要源于高盈利的新設備逐步貢獻收益。
從存貨周轉角度看,2021-2022年公司存貨周轉周期約1年,存貨中70%以上爲發出商品,因此公司收入確認周期約爲一年。
2020-2021年下遊電池産線迎來大尺寸升級,因此2022年營業收入中包含部分1年前發貨、主要用于大尺寸電池産線的升級設備,新設備盈利更優,故公司毛利率有所提升。隨著N型技術叠代推進,公司N型電池新技術設備出貨增長,盈利能力有望進一步提高。
1.3 董事長兼具學術與實業積累,研發團隊實力雄厚
公司實控人爲董事長李志剛先生,持股比例約44%。公司實際控制人爲公司董事長李志剛先生。截至2022年二季度末,直接持股比例爲41.1%。同時,李志剛先生亦通過在員工持股平台武漢速能,合計控制比例爲44.1%。子公司帝爾無錫以及位于以色列特拉維夫的DR Utilight均爲全資子公司。2021年6月,子公司帝爾無錫投資設立全資子公司帝爾義烏,帝爾義烏成爲全資孫公司。
董事長爲物理電子學博士,學術與實業積累深厚。
公司董事長李志剛先生爲華中科技大學物理電子學博士,師承武漢光電國家實驗室副主任、中國光谷創始人創始人之一黃德修教授(2015-2018年曾任公司董事),在光電研究方面有悠久的傳承與紮實的研究功底。博士在讀期間李志剛先生曾入選Singapore Institute of Manufacturing Technology與華中科技大學的聯合培養計劃,與新加坡制造技術研究所展開深入合作與交流,爲公司在新加坡設立子公司作爲境外總部、引進新型激光技術奠定基礎。
在多年激光學術研究的基礎上,李志剛先生于2004至2008年期間在珠海市粵茂激光設備工程有限公司擔任總經理,積累了豐富的激光設備企業管理經驗。
綜合研發與管理實力兩方面,李志剛先生作爲公司董事長與研發團隊核心成員,直接推動公司研發實力提升與戰略發展。
除董事長外,公司核心技術人員亦在相關領域擁有豐富的研發從業經驗,如艾輝博士曾任台達武漢分公司産品研發主任,朱凡先生曾任尚德電力控股研發經理、吉福斯新能源總經理,在電池組件設備和制造領域工作經驗豐富。
走出國門強強聯合,打造全球化的研發中心。
2020年公司在以色列特拉維夫設立研發中心,與以色列Utilight進行合作。Utilight 2012年起對激光應用,特別是光伏電池激光轉印進行研究,迄今亦擁有十年的技術積累。2021年公司擬在新加坡設立研發中心作爲公司境外總部,將利用新加坡的高科技技術成熟、勞動力素質高等優勢,吸引高科技人才,繼續壯大研發隊伍,進而將技術導入國內總部。公司也將通過立足新加坡,輻射全球市場,加強公司的國際市場競爭地位,進一步開拓國際市場。
研發人員比例高達30%以上,研發費用率大幅增長,保障新技術的持續研發與領先。
作爲技術創新型企業,公司高度重視研發人員的培養與研發團隊建設,近年來研發人員絕對數不斷增長:2021年研發人員總數211人,占總員工比例32.8%,遠高于其他光伏設備和産業鏈其他環節公司。公司研發投入亦不斷提高,以保持在N型等電池新技術和新應用領域的技術領先。2022H1公司研發費用率繼續提升至8.8%,較2021年提升約0.6pp。
可轉債募項目聚焦新技術、新應用領域研發,資金層面保障新技術研發順利。2021年公司發行可轉債募資8.4億元,主要用于光伏激光轉印技術和顯示面板行業激光設備研發,從資金層面保障公司在新技術和新領域的研發進展,進一步夯實技術實力。
02 PERC激光設備已爲産線標配,公司市占率80%以上
2.1 PERC激光應用主要爲開槽和SE摻雜
PERC生産流程中增加激光消融(開槽)和SE摻雜工序,可提升電池轉換效率,實現工藝優化升級。
初代PERC電池相較常規鋁背場(AL-BSF)電池增加背鈍化和背膜開孔兩個步驟,對應增加背鈍化和開孔兩道設備。PERC電池在AL-BSF電池結構上衍生,在BSF電池背面添加電介質鈍化層以增強光纖內背反射,降低背面電子複合,最終提高光電轉換效率。但由于鈍化層和表面氮化硅保護層爲絕緣層,因此在生産工序上,PERC在BSF工藝上除增加背鈍化層沉積(多用PECVD法)外,還需增加背膜開孔步驟,使背電極與硅基體形成良好的歐姆接觸。産線中相應增加背鈍化與開孔設備。
激光開槽利用激光在硅片背面進行打孔或開槽,將部分 Al2O3與SiNx薄膜層打穿露出硅基體,背電場通過薄膜上的孔或槽與硅基體實現接觸。通過鍍膜鈍化和激光開槽,電池轉換效率可提升1.2%;根據CPIA數據,激光開槽將單晶PERC轉換效率由20.3%提升至21.5%左右。
基于對高轉換效率的追求,初代PERC工藝不斷優化,再疊加選擇性發射極SE(Selective Emitter)。SE PERC需要在電極與硅片接觸附近進行高摻雜和深擴散,在電極以外的地方進行低摻雜和淺擴散,解決了殘渣濃度對電池效率的限制,降低串聯電阻,減少載流子複合提高表面鈍化效果,提高短路電流和開路電壓,從而全面提高電池性能,將轉換效率提高0.3%-0.5%。增加SE後,PERC量産效率開始突破22%。
在工序方面,SE PERC在PERC的基礎上增加激光摻雜環節。激光摻雜利用激光的熱效應,熔融硅片表層,因此覆蓋在發射極頂端的磷硅玻璃中的P原子進入硅片表層。磷原子在液態硅中的擴散系數比在固態硅中的高,所以在固化後摻雜磷原子取代硅原子的位置,形成重摻雜層。當前每GW PERC産線中激光開槽與摻雜設備價值量約1000萬元。
2.2 “領跑者”與“531”加快激光普及,公司客戶資源廣泛優質
“光伏領跑者”項目加快單晶、PERC的量産進度,電池新技術迎來發展窗口期。
2015~2017年國家能源局共發布三批“光伏領跑者”計劃,通過使用技術絕對領先的電池組件,建設光伏發電示範基地和新技術應用示範工程,促進先進光伏技術産品應用和産業升級。
每批次“領跑者”項目對組件的轉換效率提出明確要求,並逐步提高准入標准:2015年技術領跑基地的多/單晶組件轉換效率要求在16.5%/17%以上;2016年將上網電價水平作爲投資主體評分標准的最大權重(占比30%),同時對高轉換效率的電池組件給予評分溢價;2017年技術領跑者基地的多/單晶轉換效率指標提升至18%/18.9%。
組件轉換效率要求的提高,推動了電池組件企業加大電池轉換效率的研發投入和先進電池技術、設備的應用,單晶PERC先進電池技術的量産進度隨之加快,激光消融和摻雜設備需求相應快速增長。
2018年“531”後光伏電站進入競價時代,産業鏈對轉換效率提升的訴求更爲強烈,SE PERC迅速普及,成爲主流的提效方式,電池環節進入“PERC+”時代。
根據集邦數據統計,2018年超過60%的PERC産能配置了SE工藝,此點從公司2018年設備淨發貨數同比增長191%亦可印證。至2020年激光摻雜已成爲PERC電池産線標配,因此舊産能升級和新産能建設共同帶動激光摻雜設備需求快速增長。
基于在PERC激光設備的深厚積累,公司激光摻雜與開槽設備銷量快速增長,市占率達到80%以上。光伏電池激光設備技術難度高,且需與下遊客戶共同合作,因此行業內具備光伏激光設備量産能力的企業有限。
公司率先卡位PERC激光設備研發,與下遊合作積累超過5年,在行業技術叠代與升級的機遇下,2018年以來激光設備銷量快速增長,至2021年在PERC激光設備中市占率超過80%。
從光伏激光設備營業收入來看,公司市場主導地位穩固,行業內營收占比約90%。其他上市公司中僅大族激光在2021年擁有部分光伏激光加工設備業務(2020-2021年大族激光光伏激光設備營收1.19/1.34億元,同比增長88.59%、12.38%,增速雖較快但份額仍較爲有限),2021年海目星的光伏設備業務尚未取得營業收入。
在高市占率與絕對市場地位下,公司客戶廣泛且優質。得益于PERC激光設備在下遊電池組件企業的廣泛應用,公司下遊客戶廣泛,與隆基、通威、愛旭、晶科、天合、晶澳、阿特斯、韓華、東方日升等海內外企業均開展深入合作,建立了良好的客戶關系。廣泛的客戶資源基礎,爲公司在新技術領域的探索提供試驗、反饋和優化的空間。
03 N型産線中激光設備價值量更高,滲透率或加速提升
3.1 N型技術叠代開啓,電池設備成長空間廣闊
PERC量産已逾5年,轉換效率和非硅成本接近極限,後續優化空間有限,因此降本增效主要依靠下一代電池技術的量産突破。
當前PERC量産轉換效率23.5%,接近24.5%的理論極限,提升幅度放緩且後期提升至24%難度較大。相比之下,N型電池技術如TOPCon、IBC、HJT等實驗室轉換效率大于25%,量産轉換效率可實現高于24%,且後續提升空間大,因此新技術叠代已具備必要性。
非硅成本方面,當前頭部電池企業和一體化企業通過大尺寸新産能降本,PERC非硅成本全面低于0.2元/W,領先産能可做到約0.16元/W,已經降至較爲極限水平,繼續下降空間較小。下一代N型電池技術尚處于起步階段,在效率、設備、耗材等方面存在進一步提升優化空間,因此在非硅成本下降上仍有較大潛力。
N型電池技術方法呈現多樣性,主流技術制備方法尚未確定,後續有望通過設備國産化、漿料優化等方式全方位降本增效。在多種N型電池技術路線中,目前多聚焦于TOPCon、IBC和HJT三種技術類型,每種技術方向下各家也有不同的工藝路線。由于N型各技術方向均處于起步階段,故當前主流工藝與技術路線尚未確定。整體上目前三類技術路線成本仍高于PERC,未來通過金屬化工藝升級、漿料降本優化等方式降本增效,同時也將爲新設備帶來成長空間。
TOPCon與IBC量産進度更快,HJT有望于2023年實現規模化量産。
在三種技術類型量産線建設進度方面,目前TOPCon最大量産産能來自于晶科已投産的24GW;IBC較爲確定的量産産能主要來自隆基19GW(泰州4GW+西鹹新區15GW)和愛旭8.5GW,共27.5GW産能預計于2022年投産;HJT方面,目前華晟在500MW産線的基礎上,新增2GW産能;金剛玻璃也建成1.2GW産線,二者爲較早的量産項目。
從2022年以來各量産線進度和規模來看,TOPCon和IBC量産進度更快,2023年主要企業TOPCon量産規劃超過170GW,行業內實際量産産能或超過200GWz。HJT則有望于2023年進入規模化量産階段。
3.2 激光設備在N型各技術路線中均可應用
3.2.1 TOPCon激光SE走向成熟,未來有望成爲産線標配
TOPCon有多種SE工藝,均需用到激光設備。
TOPCon可制備與PERC類似的選擇性發射極(SE)結構:在硼擴散面金屬柵線與硅片的接觸區域(電極接觸部分)進行重摻雜(P++),而金屬電極之間非金屬接觸區域實現輕摻雜(P+)。
此結構可有效降低金屬區的接觸電阻及金屬複合,提高開路電壓,轉換效率可提升0.2%~0.3%。但是采用硼硅玻璃(BSG)作爲摻雜源進行激光摻雜,激光難以將BSG的硼摻雜進入P+層,會導致P+層的表面摻雜濃度降低,結深加深。
爲此,晶科、天合、環晟、正泰等廠商研發出了不同的改進工藝,均需用到激光設備進行摻雜或開槽。
上述工藝的區別在于制備選擇性發射極使用的硼源不同。
例如,晶科能源工藝中的第二步沉積可爲後續激光摻雜提供足夠的硼擴散源,天合光能利用推進工藝形成的高表面濃度的P++層作爲激光摻雜硼源,浙江正泰通過印刷硼漿的方式,環晟光伏則采用對開槽處進行二次擴散的工藝。環晟光伏的二次硼擴工藝較爲成熟,但是需要增加擴散爐、SiNx沉積、清洗設備,成本較高。天合光能、晶科能源、浙江正泰均采用激光摻雜技術實現硼擴散SE結構,容易引入額外損傷,對激光的要求較高。
TOPCon激光SE技術逐漸成熟,未來有望成爲量産標配。
目前以晶科能源爲代表的TOPCon電池廠商,量産測試效率已達24.7%。激光SE可進一步提高TOPCon轉換效率,降低生産成本。根據我們測算,在24.7%基准轉換效率,激光SE效率提升0.2%、0.3%的假設下,電池生産成本分別可下降0.0086元/W、0.0129元/W。進一步假設1GW TOPCon電池産線激光設備投資額1000萬元,則1年左右時間即可收回投資。
3.2.2 XBC電池有多道激光應用,單GW價值量顯著提升
IBC電池可與其他晶硅技術路線結合,衍生出p-IBC、TBC、HBC等結構。IBC電池的柵線都在背面,正表面沒有金屬柵線的遮擋,電流密度較大,在背面的接觸和柵線上的外部串聯電阻損失也較大。
金屬接觸區的複合通常都較大,所以在一定範圍內(接觸電阻損失足夠小)接觸區的比例越小,複合就越少,從而導致Voc越高。IBC電池除了擁有最高轉換效率潛力的結構外,還能不斷吸收其他晶硅技術路線的工藝優點和鈍化技術,來不斷提升轉換效率。
IBC吸收了PERC技術發展階段的優點,轉換效率提升到24%-25%;吸收TOPCon鈍化接觸技術,演變成TBC電池,轉換效率能到25%-26%;吸收HJT的非晶硅鈍化技術,演變成HBC電池,轉換效率能到26%-27%。
激光可用于IBC、p-IBC、TBC、HBC電池掩膜開槽,IBC電池局部接觸開孔,p-IBC電池背面PERC區激光開槽,TBC、HBC電池P-N區隔離等工序,具體來看:
1)IBC、p-IBC、TBC、HBC電池掩膜開槽:IBC、p-IBC、TBC、HBC電池工藝的關鍵問題,是如何在電池背面制備出呈叉指狀間隔排列的P區和N區。早期天合光能在其IBC電池工藝流程中,通過絲網印刷刻蝕漿料來刻蝕掩膜,從而形成需要的圖形。
絲網印刷方法本身的局限性,如對准的精度問題,印刷重複性問題等,給電池結構設計提出了一定的要求,在一定的參數條件下,較小的PN間距和金屬接觸面積能帶來電池效率的提升,因此,絲網印刷的方法,需在工藝重複可靠性和電池效率之間找到平衡點。
激光是解決絲網印刷局限性的一條途徑。目前的p-IBC、TBC、HBC電池更多采用激光開槽的方法在掩膜上形成所需要的圖形,再在背面制備出呈叉指狀間隔排列的P區和N區。
2) IBC電池局部接觸開孔:由于IBC電池的正表面沒有金屬柵線的遮擋,電流密度較大,在背面的接觸和柵線上的外部串聯電阻損失也較大。金屬接觸區的複合通常都較大,所以在一定範圍內(接觸電阻損失足夠小)接觸區的比例越小,複合就越少,從而導致Voc越高。因此,IBC電池的金屬化之前一般要涉及到打開接觸孔/線的步驟。
與掩膜開槽類似,通常可采用光刻、激光開孔、絲網印刷腐蝕漿料的方法進行。光刻法的成本高,不適合大規模生産。腐蝕漿料開孔受到印刷能力的限制,開孔的區域往往比較大,而且邊緣不清晰。激光可以得到比絲網印刷更加細小的電池單位結構,更小的金屬接觸開孔和更靈活的設計。
3)p-IBC激光開槽:p-IBC電池背面P型摻雜的PERC結構與N區摻雜的TOPCon結構呈叉指狀排列。P型摻雜的PERC區域需用激光開槽印刷鋁漿,N型摻雜的TOPCon區域直接絲網印刷銀漿即可。
4)TBC、HBC電池P-N區隔離:對于TBC、HBC電池,爲防止電池短路,還需要用激光對晶硅襯底背表面P+區、N+區中間區域用激光開槽進行隔離。
XBC電池要求精准對位、縮短加工時間、降低激光損傷,激光設備價值量大幅提升。
爲提升電池效率,BC類電池采用較小的PN間距和金屬接觸面積,精准對位是激光設備的必要條件。如果不采用Scanner方式的激光頭,其加工時間往往較長,平均每片電池片的激光加工需耗時幾分鍾到十幾分鍾,生産效率低。此外,還需要注意激光加工帶來的硅片損傷,以及對接觸電阻的影響。
BC類電池對激光的要求更高,單GW設備價值量更大。預計p-IBC電池單GW激光設備價值量在2000~3000萬;TBC電池由于采用N型硅片,單GW激光設備價值量可達4000~5000萬元。
XBC電池量産在即,激光持續受益新産能投放。
根據隆基股份規劃,其泰州4GW HPBC電池項目將于2022年8月投産,西鹹新區15GW項目將于2022年9月投産。愛旭股份義烏6.5GW及珠海2GW ABC電池項目也預計于2022年三季度投産。XBC電池産品目前主要針對中高端分布式市場,根據前期試銷情況,具備一定溢價優勢。愛旭股份中長期ABC電池規劃産能達52GW,激光設備也將持續受益。
3.2.3 LIA可提升HJT轉換效率,提供降本提效新選項
LIA可降低界面複合,提高HJT電池轉化效率。HJT電池結構中,存在α-Si:H/c-Si的界面。
α-Si:H/c-Si的界面存在大量的界面態(Si懸挂鍵),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(Si懸挂鍵)密度,降低界面複合,從而提高非晶硅的鈍化效果。這個現象稱之爲光誘導退火,簡稱LIA。
因此,在光照的情況下,對HJT電池進行加熱退火,可以有效減少界面態(Si懸挂鍵)密度,降低界面複合,從而提高電池轉化效率。
LIA可提效0.6%左右,單GW設備價值量預計在2000~3000萬元。
HJT電池常規制備流程是:清洗制絨、非晶硅鍍膜、TCO鍍膜、絲網印刷。新南威爾士大學Matthew Wright等人的研究表明,在絲網印刷工序後,增加LIA激光修複設備,即在高于200℃的溫度下使用高強度激光(100倍太陽光)照射電池,經過30s後,電池轉換效率可增加0.6%左右。
在HJT電池24.95%基准轉換效率,疊加激光LIA效率分別提升0.5%、0.6%、0.7%的假設下,電池生産成本分別可下降0.0217元/W、0.0259元/W、0.0301元/W。按照新設備1年左右投資回收期計算,預計單GW激光LIA設備價值量在2000~3000萬元。
3.3 N型電池激光設備領先布局,量産線設備出貨在即
TOPCon激光技術儲備豐富,多種SE工藝均有布局。在TOPCon電池工藝上,帝爾激光擁有激光硼摻雜、激光開膜、特殊漿料開槽等相關技術儲備。激光硼摻雜有望率先在TOPCon産線推廣。
公司也一直尋求更好的激光硼摻雜解決方案,除了目前相對成熟的二次擴散技術外,積極布局一次擴散,只增加一道激光,不用新增其他高溫、氧化、清潔等設備,減少投資成本,同時也有約0.2%~0.3%效率提升,預計下半年會推出新中試樣機。
XBC技術方面,2021-2022年公司斬獲隆基6.7億元激光設備訂單,N型電池激光設備即將量産。公司較早對激光在N型電池應用進行研發布局,根據招股說明書信息,2017年公司已對IBC電池激光設備進行研究,並推出試驗性産品,XBC電池領域積累逾五年。
2021年至今公司與隆基簽訂激光設備銷售合同6.7億元,其中2022年1~5月合同金額6億元。隆基交易方包括位于泰州、甯夏、西安、西鹹新區、古晉的子公司,我們預計2022-2023年隆基泰州等相關N型HPBC産能將逐步導入激光設備。
另一方面,與隆基不同子公司簽署的6億元合同也表明公司N型激光設備已獲下遊龍頭認可,降本增效可靠性高。
異質結LIA相較于LED光注入方式優勢明顯,帝爾激光已取得歐洲客戶訂單。激光LIA修複技術的另一個優點是長時間不衰減,相對于LED光注入方式是一個很大的改進。
2020年,帝爾激光應用于HJT電池的激光LIA設備獲得歐洲客戶認可,並獲得量産設備訂單,可有效提升HJT電池效率。
2021年SNEC展後,在國內重點客戶進行了新推廣,實驗室上也取得了比較好的數據。激光LIA修複技術有望作爲降本提效的新技術手段在HJT電池上推廣應用。
3.4 市場空間:至2025年N型電池激光設備空間或至65億元 N型電池激光設備領先布局,量産線設備出貨在即
根據CPIA數據和各企業擴産計劃,2022年電池新增産能約150GW,其中建設TOPCon産能約60GW,新增XBC産能約25GW。
根據全球光伏裝機增速預期,考慮到裝機容配比、産能利用率等因素,我們預計至2025年電池總産能將超過1300GW。隨著N型電池投産,各N型技術路線在總産能中滲透率將不斷提高,我們預計至2025年TOPCon滲透率有望達到37%左右,HJT滲透率或達15%,XBC占比約13%。
分類別看,2023-2025年TOPCon新增産能有望達到185/143/106GW。若考慮到後續轉換效率提升的增長空間,每GW TOPCon激光SE設備價值量爲2000萬元,則2023-2025年TOPCon激光SE設備市場空間分別爲37.1、28.5、21.3億元。
HJT規劃産能宏大,預計2023-2025年新增産能分別爲44/68/82GW,每GW HJT LIA設備價值量在3000萬元,則2023-2025年HJT LIA市場空間分別爲13.2、20.5、24.4億元。
XBC路線中,預計 2023-2025年XBC新增産能爲31/54/63GW,若每GW激光設備價值量在3000萬元,則2023-2025年XBC激光設備市場空間分別爲9.2、16.2、19.0億元。
綜合TOPCon、HJT、XBC三種技術路線中激光設備的價值量,我們計算至2025年N型電池激光設備市場空間將達到65億元左右。
04 激光轉印:兼容多種電池技術,銀耗量降低30%以上
4.1 兼容多種技術路線,降本增效優勢顯著
激光轉印(Pattern Transfer Printing,PTP)是區別于傳統絲網印刷、實現電池金屬化的方式(即制備電極)之一。其工序是在特定柔性透光材料溝槽中通過兩次刮刀工序填充漿料(如銀漿)至齊平,然後倒置透光基底,采用高功率激光束高速圖形化掃描。
銀漿和溝槽之間界面區域的溫度提高使銀漿溶劑蒸發,從而産生蒸汽壓力。當壓力超過銀漿與溝槽之間的粘合強度時,漿料從溝槽中分離下降至電池表面從而形成柵線。
激光轉印技術兼容多種漿料,適用于P型、N型多種技術路線。激光轉印技術兼容性強,對銀漿、銀包銅、低溫銀漿等不同類型漿料均可適用。因此激光轉印能應用于PERC,以及TOPCon、IBC、HJT等N型電池技術。
相較于傳統絲印,轉印在柵線細化、降低銀耗、提升轉換效率等方面優勢更爲顯著,或成爲下一代N型電池技術的降本利器,甚至替代傳統絲印,帶來生産工藝的革命。我們具體分析轉印優勢如下:
1)柵線更細直接帶來銀耗量下降。在電極金屬化中,柵線越細,所消耗的漿料越少,因此近年來降低柵線寬度爲電池金屬化工藝升級的優化方式之一。2021年絲印制備電極方式占比99.9%,行業平均細柵寬度一般在32.5μm左右(較2020年的35.8μm下降),當前PERC絲印細柵寬度多爲28-30μm。激光轉印可突破傳統絲印細柵的線寬極限,根據2020年Adrian等人的研究,激光轉印細柵可以做到20μm,目前公司可做到18μm以下。柵線寬度下降30%,帶來橫截面面積下降,由此節約30%的漿料耗量。
通過激光轉印技術,N型電池銀耗成本下降更爲顯著。
柵線更細帶來PERC電池銀耗量下降已在下遊量産線證實。N型TOPCon、HJT等銀耗量較PERC更大,根據CPIA數據,2021年PERC正銀耗量行業平均水平爲71.7mg/片,TOPCon正面細柵銀鋁漿(95%銀)平均耗量爲75.1mg/片,HJT雙面低溫銀漿耗量約190mg/片。因此通過激光轉印優化的銀耗量帶來的成本下降將更爲顯著,如若推廣有望加速N型量産進度。
2)在柵線更細的同時,二次轉印可實現更高的高寬比,改善遮光率,提升轉換效率。
激光轉印下柵線更細,電池遮光面積更小,受光面積相對增加。同時,在一次轉印的基礎上還可以疊加二次轉印,柵線實現更高的高寬比,帶來電流損耗下降。由此可以減少柵線數量,進一步增加電池受光面積,提升轉換效率。
3)硅片薄片化趨勢下,非接觸式印刷可提升良率。
絲印全程對電池表面施加較大壓力,印刷過程中電池片存在的隱裂、破片、汙染、劃傷等問題,影響電池生産良率,當前N型硅片薄片化趨勢下隱裂問題將放大。相比之下激光轉印爲非接觸式印刷,可有效避免隱裂、劃傷等問題,從而提高電池環節生産良率。
此外,激光轉印亦具有印刷高度一致、均勻性優良、誤差小(誤差在2μm)等優勢;也能改變柔性膜的槽型,根據不同的電池結構,來實現即定的柵線形狀,改變電性能。
4.2 轉印價值量高于絲印,N型整線每GW或超過3500萬元
激光轉印的優勢主要在于減少銀耗和轉換效率提升帶來的單位成本下降。根據CPIA數據,2021年166尺寸PERC單瓦銀耗約15.2mg/W,以當前含稅銀漿價格4600元/kg計算,每GW銀漿成本約6170萬元(不含稅)。若激光轉印減少細柵30%的銀漿耗量,細柵銀耗在總銀耗中約占70%,則每GW銀漿成本可節省約1300萬元。
激光轉印在N型電池中降本更顯著,每GW TOPCon銀漿成本可節約1900萬元,每GW HJT銀漿成本可節約3300萬元。
根據CPIA數據,2021年TOPCon銀漿耗量約21.6mg/W,TOPCon銀漿價格高于PERC,含稅價格約在4800元/kg。因此細柵銀耗下降30%後,每GW銀漿成本可降低約1900萬元。HJT銀耗量更大,單片銀耗達190mg,且低溫銀漿價格更高,含稅價格在6000-7000元/kg之間。以6500元/kg低溫銀漿、30%細柵銀耗節省計算,每GW HJT銀漿節約可達到3349萬元。相較于PERC,N型轉換效率提升空間更大,因此每GW銀漿成本仍有下降空間。
考慮到轉換效率提升0.1%對成本的攤薄,我們分別計算對硅成本、銀漿成本(在細柵銀耗下降30%基礎上)和其他非硅成本的節約;疊加細柵銀耗下降帶來的降本,預計激光轉印整線在每GW PERC/TOPCon/HJT中可帶來約1700萬元、2300萬元、3700萬元的降本。
N型電池每GW激光轉印整線價值量或在3500萬元以上。
當前激光轉印整線尚處于下遊驗證階段,量産線價值量有待持續驗證。由于轉印在TOPCon、HJT中降本增效更顯著,降本空間在2000~4000萬元,因此相應價值量也將更高。
參考當前每GW絲印設備價值量占電池整線價值量15%左右,假設轉印設備投資回收期爲1.5年,則每GW TOPCon轉印整線價值量或在3500萬元左右,每GW HJT轉印整線價值量有望達到5500萬元。
4.3 市場空間有望快速釋放,技術紅利重現
至2025年激光轉印市場空間有望近40億元。對于激光轉印在N型電池中的市場空間,我們主要依據電池新增産能、各技術路線占比、以及轉印滲透率進行計算。
若至2025年轉印在N型技術路線中滲透率達到30%~40%,每GW XBC轉印設備價值量在5000萬元,則2023-2025年激光轉印市場空間可達到5.2、19.0、38.6億元。
從市場空間增速來看,激光轉印爲平台型技術,可應用于各種電池技術,爲其最大優勢;應用于TOPCon等N型將更大程度發揮轉印的價值量。因此若轉印的降本增效成果持續驗證,公司在PERC領域的成功亦有望在轉印中複刻,再度享受行業技術變革帶來的紅利。
05 顯示面板:激光應用領域再開拓
5.1 激光可應用于顯示面板修複、剝離等領域
激光修複應用于顯示面板修複領域,可提高面板産品良率。顯示面板生産工藝複雜,在生産過程中易産生亮點、暗點、閃點、碎亮點、金屬線短路、斷路、光刻膠殘留等缺陷,使部分區域顯示不良,面板等級偏低。
顯示面板實際生産過程中,約有5%左右的點缺陷産生。而利用激光産生的高溫,通過激光切割、焊接、暗化等方法將TFT內部不良缺陷予以氣化或熔融,使之減輕或消除,爲面板激光修複技術,可提升面板産品良率,從而降低企業生産成本。
顯示面板行業常見的激光修複技術手段主要包括:
1)切割:利用激光切割,解決線路短路和隔離電路的作用;
2)焊接:主要目的爲亮點 暗點化和解決導通不良;
3)碳化:使用高頻激光使CF光阻碳化以達到亮點暗點化目的;
4)覆蓋:利用激光顆粒化BM並推動使之覆蓋其他發光區域,達到亮點暗化目的;
5)沉積:利用激光化學氣相沉積(LCVD)方式修補斷線,解決線路開路問題。
激光BM和DM修複可解決亮點缺陷的常見問題。
在面板制造過程中,灰塵、有機物、金屬等異物會被吸附到液晶面板中,當吸附到靠近彩色濾光片的區域時,彩色濾光片的像素會發射出比其余正常像素更亮的光,從而産生像素亮點。BM修複(Black Matrix Diffusion)主要是利用激光在需要修複的像素的彩膜與玻璃基板間形成間隙,然後用激光將該像素周圍的黑色矩陣進行顆粒化處理,並將生成的黑色顆粒推入上述的間隙中,不斷重複這一過程直至黑色顆粒全部覆蓋在該像素上面。DM修複(Direct Method)則是通過利用高能量超快激光直接作用在像素亮點的CF(彩色濾光片)或ITO透明電極上,使CF或ITO碳化,從而達到使亮點暗化的目的。
激光剝離技術也可應用于顯示面板領域。
相較于化學剝離、機械剝離和離子束等其他高能束剝離,激光剝離技術具有能量輸入效率高、器件損傷小、設備開放性好、應用靈活、在不損壞基板的情況下有效分離基板和有機材料層等優勢,因此在OLED、柔性顯示、薄晶圓片剝離等領域有廣泛應用。
激光剝離工藝應用于Micro LED,可實現外延襯底剝離。
Micro LED剝離藍寶石外延襯底技術仍有待突破。基于GaN發光材料的Micro LED芯片,由于GaN與藍寶石晶格失配度較低且價格低廉,故藍寶石襯底成爲外延生長GaN材料的主流襯底。但藍寶石襯底的不導電性、差導熱性影響著Micro LED器件的發光效率;同時脆性材料藍寶石不利于Micro LED在柔性顯示方向的運用。
基于以上原因及Micro LED 顯示本身分辨率高、亮度高、對比度高等優勢特點,激光剝離藍寶石是必要且關鍵的環節。
激光剝離利用高能脈沖激光束穿透藍寶石基板,光子能量介于藍寶石帶隙和GaN帶隙之間,對藍寶石襯底與外延生長的GaN材料的交界面進行均勻掃描;GaN層大量吸收光子能量,並分解形成液態Ga和氮氣,則可以實現Al2O3 襯底和GaN薄膜或GaN-LED 芯片的分離。
由于激光剝離本質上是單脈沖掃描的過程,因此對激光束的均勻度和穩定性有極高的要求,更加考驗廠商的制造能力。
5.2 錨定激光修複和剝離技術,初步樣機工藝驗證中
可轉債募資獲得資金支持,顯示面板領域研發持續推進。2021年公司可轉債募資8.4億元,其中2.6億元投入新型顯示行業激光技術及設備應用(項目預計總投入約3億元)。公司持續在顯示面板的激光應用進行深入研究,主要針對LCD/OLED、Mini LED的激光修複和剝離,開展研發和樣機試制工作。
當前公司與全球消費電子制造企業、顯示面板企業已建立長期合作夥伴關系,OLED和Mini LED激光修複取得初步進展,初步樣機已在實驗室進行工藝驗證,Mini LED激光修複有望較快取得技術進展。
06 盈利預測與估值
6.1 盈利預測
關鍵假設:
假設1:2022-2024年,公司光伏電池激光加工設備銷量分別爲750台、900台、1200台,毛利率分別爲45%、50%、48%。
假設2:隨著激光設備銷量增長,相關配件、維修、技術服務業務隨之快速增長,2022~2024年收入分別爲1億元、1.5億元、2.5億元,毛利率穩定在75%。
假設3:消費電子激光加工設備逐步獲得訂單並實現收入,2022~2024年收入分別爲500萬元、1000萬元、2000萬元,毛利率爲50%~55%。
基于以上假設,我們預測公司2022-2024年分業務收入成本如下表:
6.2 相對估值
我們選取光伏設備環節的四家公司作爲可比公司,四家公司2023年平均PE爲46倍。公司作爲光伏激光設備龍頭,在N型技術叠代背景下競爭優勢凸顯。
公司光伏激光技術業內獨有,2022年起運用在N型電池的激光設備有望放量,同時激光轉印或取代絲印帶來電池金屬化環節變革。
我們預計未來三年歸母淨利潤複合增長率爲41.19%,給予2023年55倍PE,目標價250.25元。
07 風險提示
1)下遊新技術發展不及預期的風險;
2)原材料成本上漲,公司盈利能力下降的風險;
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