2022年光伏激光行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、光伏激光產(chǎn)業(yè)趨勢+政策助力,光伏市場持續(xù)擴容

光伏發(fā)電進入平價時代，政策助力迎來行業(yè)景氣高峰：

6月11日，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于2021年新能源上網(wǎng)電價政策有關(guān)事項的通知》，2021年起，對新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項目和新核準(zhǔn)陸上風(fēng)電項目，中央財政不再補貼，實行平價上網(wǎng)。

根據(jù)《中國2050年光伏發(fā)展展望》預(yù)計，到2025年光伏新增裝機發(fā)電成本預(yù)計將低于0.3元/千瓦時。光伏發(fā)電的成本優(yōu)勢在未來將愈加明顯。到2035年和2050年新增光伏發(fā)電成本將降至約0.2元/千瓦時和0.13元/千瓦時。

2021年4月，《2021年能源工作指導(dǎo)意見》稱，風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會用電量的比重達(dá)11%左右，風(fēng)電和光伏發(fā)電量占比將進一步加速提升。各省市也紛紛出臺光伏能源發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計新增光伏裝機量提升。隨著光伏各項成本下降和政策規(guī)劃的能源發(fā)展目標(biāo)陸續(xù)實現(xiàn)，未來光伏有望成為電力主力來源。

全球新增光伏裝機創(chuàng)新高，中國光伏裝機保持上升態(tài)勢。根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2020年，全球光伏新增裝機市場達(dá)到130GW，創(chuàng)歷史新高。在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和新興市場拉動等有利因素的推動下，全球光伏市場仍將保持增長，預(yù)計2021年全球光伏新增裝機量將超過150GW，樂觀情形下甚至達(dá)到170GW。在光伏發(fā)電成本下降驅(qū)動以及標(biāo)桿電價政策正式推出等因素推動下，我國也逐步成為全球重要的光伏市場之一。2013年我國新增裝機容量10.95GW，首次超越德國成為全球第一大光伏應(yīng)用市場，此后持續(xù)保持高基數(shù)下的穩(wěn)定增長趨勢，2021年樂觀情況下新增裝機有望突破65GW。

圖：2025年全球光伏新增裝機規(guī)模預(yù)計270-300GW

2、激光技術(shù)可提質(zhì)增效，已廣泛應(yīng)用于光伏電池行業(yè)

在光伏電池生產(chǎn)中，激光加工技術(shù)目前主要應(yīng)用于消融、切割、刻邊、摻雜、打孔等工藝。激光可以將大量能量集中到橫截面積很小的范圍內(nèi)釋放，極大程度上提高了能量的利用效率，使其可以對較為堅硬的物質(zhì)進行切割。在光伏元件制造過程中，往往需要使用激光對硅片進行打薄、切割、塑形等基本步驟。同時，激光的高能特性使之具有超高的溫度，可在精密控制下對硅片及附著物質(zhì)進行灼燒，形成電池邊緣摻雜或是對光伏元件表面進行鍍膜，提高光伏電池的發(fā)電能力與太陽能利用能力，從根本上提升光伏發(fā)電技術(shù)的效率。

PERC消融（刻蝕）工藝可將電池片效率提升約1.2%。在PERC技術(shù)中，背面電極透過鈍化層實現(xiàn)微納級高精度的局部接觸是技術(shù)難點之一。加工過程中，在對鈍化膜精密刻蝕的同時，不能損傷到硅襯底材料，否則會影響電池片最終轉(zhuǎn)化效率。早期實驗室主要采用濕法刻蝕工藝，產(chǎn)業(yè)化難度高，且成本高。采用激光技術(shù)時，通過定位最優(yōu)化的能量密度分布，精確控制激光作用時間，同時保證每個脈沖嚴(yán)格一致，能夠得到最佳的電池性能。根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，PERC激光消融技術(shù)可將單晶電池光電轉(zhuǎn)換效率絕對值由20.3%提升至21.5%左右。

SE摻雜可提升電池片效率0.2-0.3%，激光已成主流的SE摻雜方式。SE（選擇性發(fā)射極），即在金屬柵線與硅片接觸部位及其附近進行高濃度摻雜，而在電極以外的區(qū)域進行低濃度摻雜。這樣既降低了硅片和電極之間的接觸電阻，又降低了表面的復(fù)合，提高了少子壽命，從而提高轉(zhuǎn)換效率。實現(xiàn)選擇性發(fā)射極電池制備的主要工藝方法有絲網(wǎng)印刷摻雜源高溫擴散法，離子注入法和激光摻雜法等。激光摻雜法以擴散產(chǎn)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?fù)诫s的n++重?fù)诫s區(qū)域，提高電極接觸區(qū)域的摻雜濃度，降低接觸電阻，從而有效地提高轉(zhuǎn)換效率。激光摻雜具有提效明顯、工藝流程簡單、投入成本低、設(shè)備緊湊、占地面積小、無污染，與傳統(tǒng)太陽能電池生產(chǎn)線相兼容性強等特點，因而逐漸成為了行業(yè)主流的選擇性發(fā)射極制備方式。

MWT可提升電池片效率0.4%左右，需采用激光進行精準(zhǔn)打孔。MWT（金屬穿孔卷繞技術(shù)）采用激光打孔、背面布線的技術(shù)消除正面電極的主柵線，正面電極細(xì)柵線搜集的電流通過孔洞中的銀漿引到背面，從而使正負(fù)電極點都位于電池片背面，有效減少了正面柵線的遮光，提高了光電轉(zhuǎn)化效率，同時降低了銀漿的耗量和金屬電極發(fā)射極界面的載流子復(fù)合損失。根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，WMT技術(shù)可使電池片光電轉(zhuǎn)換效率絕對值提升0.4%左右。MWT電池制造中需采用激光進行精準(zhǔn)打孔，在激光加工過程中需要選擇穩(wěn)定性高的激光器，采用性價比最佳的波長，調(diào)整恰如其分的功率、頻率和脈寬、光束質(zhì)量等參數(shù)。

LID/R工藝：激光有良好的應(yīng)用效果。該工藝通過超高功率光照射電池片，產(chǎn)生大量光生載流子來改變體內(nèi)氫的價態(tài)，快速實現(xiàn)硼氧結(jié)構(gòu)由高活性的復(fù)合體轉(zhuǎn)變?yōu)榈突钚缘脑偕鷳B(tài)，以達(dá)到降低光致衰減目的。激光因高光強、方向性好、能量轉(zhuǎn)換效率高等特性，在LID/R技術(shù)工藝中有較好的應(yīng)用效果。

劃片/裂片工藝：激光劃片優(yōu)點明顯。半片電池技術(shù)通過將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電池片（156mmx156mm）激光均割成為兩片(156x78mm)，對切后聯(lián)接起來。整個組件的電池片隨之被分為兩組，每組包含串聯(lián)連接的60個半片電池片，組成一個完整的120片組件，從而可將通過每根主柵的電流降低為原來的1/2，內(nèi)部損耗降低為整片電池的1/4。激光可以實現(xiàn)電池片半片或多片的自動切割、裂片，同時激光劃片技術(shù)具有切割精度高，能夠提高成品率，且節(jié)約成本與空間等優(yōu)點。另外疊瓦的加工工藝難度更高，需在半片工藝的基礎(chǔ)上大幅提高對激光圖形重復(fù)和定位精度的要求。

3、N型電池蓄勢待發(fā)，激光設(shè)備投資有望增加

P型電池接近效率極限，N型電池優(yōu)勢明顯。P型電池原材料為P型硅片，N型電池原材料為N型硅片。P型電池傳統(tǒng)單晶和多晶電池主要技術(shù)路線為鋁背場技術(shù)（AL-BSF），目前主流的P型單晶電池技術(shù)為PERC電池技術(shù)，該技術(shù)制造工藝簡單、成本低。隨著P型電池逐漸接近其轉(zhuǎn)換效率極限，N型將成為下一代電池技術(shù)的發(fā)展方向。N型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、溫度系數(shù)低、載流子壽命更長等優(yōu)點，主要制備技術(shù)包括PERT、TOPCon、IBC、HJT等。

圖：電池片技術(shù)路線

TOPCon（隧穿氧化層鈍化接觸電池）可由PERC產(chǎn)線改造。TOPCon電池于2013年由德國Fraunhofer太陽能研究所首次提出。主流TOPCon電池采用N型硅片，首先在電池背面制備一層1~2nm的隧穿氧化層，再沉積一層摻雜多晶硅，二者共同形成鈍化接觸結(jié)構(gòu)，為硅片的背面提供了良好的界面鈍化。TOPCon電池可由PERC產(chǎn)線改造，包括增加硼擴散設(shè)備，背面的SiO2隧穿層和摻雜多晶硅層分別采用原位熱氧和原位摻雜的方式在LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積）中沉積，因此還需要在PERC產(chǎn)線上增加LPCVD、退火爐和濕法刻蝕設(shè)備。

HJT（異質(zhì)結(jié)電池）：提效優(yōu)勢明顯，與原本設(shè)備不兼容。HJT在N型晶體硅片正反兩面依次沉積厚度為5~10nm的本征和摻雜的非晶硅薄膜以及透明導(dǎo)電氧化物（TCO）薄膜，從上到下依次形成了TCO-N-i-N-i-P-TCO的對稱結(jié)構(gòu)。HJT具有工藝流程簡單、轉(zhuǎn)換效率高、工藝溫度低、衰減率低、雙面發(fā)電等優(yōu)點，同時HJT工藝采用的設(shè)備與PERC不兼容。

效率提升空間明顯，TOPCon與HJT有望成為主流技術(shù)。從轉(zhuǎn)換效率來看，PERC電池已經(jīng)接近其效率極限，TOPCon電池和HJT電池轉(zhuǎn)換效率極限更高且效率提升空間明顯。就成本而言，PERC新建產(chǎn)線單位成本是1.5-2億元/GW，最低可以做到1.3億元左右；TOPCon直接新建產(chǎn)線是2.3億元/GW，由PERC升級是0.6-0.7億元/GW；HJT產(chǎn)線單位投資4.3-4.5億元/GW，行業(yè)預(yù)計2024-25年HIT單位投資額或達(dá)到2.5億元左右。根據(jù)裝機量假設(shè)進行測算，并假設(shè)不同技術(shù)路線每年占比的變化，我們預(yù)計BSF市場份額將逐步下降，PERC和TOPCon在未來幾年預(yù)計仍是主流技術(shù)路線，HJT未來幾年預(yù)計會逐步提升。

激光轉(zhuǎn)印可大幅降低銀漿耗量，在PERC、TOPCon、HJT電池中均有廣泛的應(yīng)用前景。激光轉(zhuǎn)印技術(shù)使用由無定形聚對苯二甲酸乙二醇酯(APET)制成的透明薄膜作為載體基板，使用帶圖案的剛性金屬印模將所需的溝槽幾何形狀壓印到該載體薄膜中，然后將薄膜收集在輥上，然后將其安裝在PTP機器中。使用兩個金屬刮刀將銀漿填充到溝槽中，然后用紅外激光將銀漿從浮雕載體膜轉(zhuǎn)移到目標(biāo)太陽能晶片（前體）上。在光伏電池領(lǐng)域，轉(zhuǎn)印技術(shù)可以實現(xiàn)超細(xì)線寬的金屬柵線的印刷，降低銀漿耗量，特別是針對TOPCon和HJT電池，可以緩解雙面銀漿銀成本居高不下的痛點。此外，PTP技術(shù)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(chǎn)的良率，進而降低生產(chǎn)成本。

新技術(shù)產(chǎn)品單GW價值量提升，N型電池時代激光設(shè)備需求有望增加。根據(jù)公司披露的投資者調(diào)研紀(jì)要，PERC激光消融和SE激光摻雜兩道設(shè)備單GW價值1000多萬元，從目前的信息來看，無論是在HJT還是TOPCON、IBC，新技術(shù)產(chǎn)品單GW價值量相比PERC會有明顯提升。預(yù)計N型電池時代對激光設(shè)備的需求將持續(xù)旺盛。

4、光伏激光市場空間測算

我們根據(jù)以下假設(shè)對激光光伏設(shè)備市場規(guī)模進行測算：

（1）參考CPIA數(shù)據(jù)，假設(shè)2021-2025年中國光伏年度裝機量分別為60GW、67.5GW、80GW、90GW、100GW；

（2）假設(shè)PER