N型电池迭代驱动新需求,帝尔激光:光伏激光设备龙头大有可为
(报告出品方/分析师:平安证券 皮秀)
一、光伏激光设备龙头,新型电池全覆盖并向平台化转型
帝尔激光是全球光伏激光设备龙头,实现各类光伏电池激光技术全覆盖。
公司是国内首次将激光技术导入光伏太阳能电池路线的国家高新技术企业,在微纳级激光精密加工领域深耕多年,凭借领先的原创性技术,使PERC 激光消融和SE 激光掺杂产品在全球市场份额超过 80%,并成功将激光加工技术应用到 MWT、TOPCON、IBC、HJT、钙钛矿等高效太阳能电池及组件产品上,是业内少数能够提供高效太阳能电池激光加工综合解决方案的企业。
帝尔激光成立于 2008 年,之后迅速切入光伏领域,2012 年和 2014 年推出了研发型和量产型 PERC 激光消融设备,2016 和 2017 年研发成功SE 激光掺杂、LID/R 激光修复设备,并于 2019 年成功登陆创业板。
多年来,公司通过技术开发和与客户的互动研发,持续提升光伏电池转换效率、解决行业痛点,成为光伏激光领域的绝对龙头、单项冠军。
根据 EnergyTrend 关于主要太阳能电池制造厂商PERC 与 SE 产能数据统计,截至 2018 年底,主要光伏电池厂商的PERC 工艺产能中约 77% 采用了公司的设备,SE 工艺产能中约 86%采用了公司的设备。
随着近来新型电池的快速产业化,公司在持续巩固PERC 激光消融和 SE 激光掺杂领域高市占率的同时,在 IBC、TOPCon、HJT、钙钛矿等新型电池路线上推进全新激光技术覆盖; 在电池后道工序金属化环节,公司全球首创的激光转印设备开启交付,铜电镀前端图形化工艺取得量产订单,新型电池单 GW 激光设备的价值量有望提升。同时,公司积极向消费电子、新型显示和集成电路等领域拓展,未来有望发展成为平台型激光设备企业。
1.1 产品服务优越,客户资源丰富
公司激光设备产品实现新型电池路线全覆盖,并在半导体、消费电子、新型显示等领域拓展布局。
公司光伏激光产品涵盖 PERC 激光消融、SE 激光掺杂、MWT 系列激光设备、全自动高速激光划片/裂片机、LID/R 激光修复、激光扩硼设备等,可针对国内外客户需求提供定制化、综合化的高效太阳能电池激光加工解决方案及相关配套设备和服务。
公司推出的高效太阳能电池PERC 激光消融和SE 激光掺杂设备,远销日本、韩国、澳大利亚、新加坡、马来西亚、泰国、越南、印度、土耳 其等地,HJT激光 LIR 设备已获得欧洲客户的认可与量产订单,引领全球高效太阳能电池激光技术发展与迭代革新。
此外公司积极布局高端消费电子、新型显示和集成电路等领域的激光加工设备产品,有望进一步拓宽发展空间。
公司客户合作广泛,PERC时代搭建的客户与渠道资源有助于快速响应新需求。
公司激光加工设备已覆盖了高效太阳能电池多条路线、多个环节,长期以来公司与隆基股份、通威股份、爱旭科技、晶科能源、晶澳太阳能、天合光能、阿特斯太阳能、韩华新能源、东方日升、协鑫集成、尚德电力、亿晶光电等国际知名光伏企业均有合作,通过价值分享与客户共同成长,给客户带来良好的经济效益。
公司专注于为客户提供创造高附加值的激光方案,积极打造优质产品链和服务链,建立了技术过硬、服务到位的售后团队。公司客户主要为大中型太阳能电池制造企业,供应商准入标准严格。
公司激光产品凭借生产效率高、产品良率高、电池效率高等特点赢得客户信任,同时定期评估、优选上游供应商,以确保设计环节科学完善,生产环节精密装配。
对于重点客户,公司通过派出销售及技术专员定期或不定期拜访、沟通等方式,跟踪了解客户新建生产线、生产设备升级换代带来的精密激光加工设备需求,通过早期介入了解个性化需求,及时响应提出技术方案,推进客户认可与订单签订。
同时,公司积极参加国内外光电技术展会,在维系客户关系的同时扩大公司在行业内的知名度,推广公司产品并吸引潜在客户。完善的客户服务体系,也为公司稳定客户和传递市场口碑发挥了重要作用。
1.2 研发技术领先,人才体系完善
公司长期专注于光伏领域,积淀了各类电池路线 Know-how 工艺,具有领先的研发能力和深厚的技术储备。
公司自成立以来,前瞻性地布局了 PERC 及 N 型电池激光技术方案,通过率先推出技术领先的量产型 PERC 激光开槽、SE 激光掺杂设 备,迅速导入下游产线,实现与客户工艺磨合与适配并形成定制方案,由于降本增效效果优于竞争对手,市占率极大提升;同时,在 N 型 TOPCon SE、IBC 精细开槽、HJT LIR 修复、激光转印以及钙钛矿激光设备领域,公司商业化进展继续保持领先,有望延续主导优势。
公司采用自主研发的模式,研发方向主要包括激光加工设备的光学、软件、机械等系统的相关技术和工艺。
目前,公司在武汉、无锡、以色列特拉维夫和新加坡四地设有研发中心,承担了多项国家级科研项目,包括“战略性新兴产业试点项目(国家级)”、“科技型中小企业技术创新基金创新项目(国家级)”、“电子信息产业技术改造工程项目(国家级)”及湖北省“科技支撑及重大科技研发计划”,并入选“国家工信部智能光伏试点示范企业”。
截至 2022 年 6 月底,公司共拥有 195 项境内外专利;到 2022 年 7 月底,公司已申报国内外专利 350 余件、软件著作权 140 余件,掌握了多项激光器、激光加工工艺高精度运动平台及核心模组、电子及运动控制技术、软件技术等相关核心技术。
公司拥有完善而稳定的核心团队与人才体系。
公司核心技术与管理团队行业积淀深厚,并持续塑造企业文化为发展的创新动力。
公司创始人李志刚博士在激光行业有着较高的知名度,毕业于华中科技大学,师承中国武汉光谷之父黄德修教授;入选第四批国家“万人计划”,拥有 12 项发明和 60 余项实用新型专利,均为第一发明人;多次入选国家及省级高层次人才项目 及市“黄鹤英才”、市“优秀科技工作者”、市“人民政府特别资助博士”和区“3551 人才计划”等。
公司构建了一只专业度高、创新力强的国际化团队,在武汉、无锡、以色列、新加坡四个研发中心聚集了众多行业领军人才。
2020 年 8 月,帝尔激光无锡团队入选“太湖人才计划”。2021 年公司研发人员数量 211 人,研发人员数量占比 32.81%创历史新高。
近年来公司研发投入不断提升,2021 年研发费用达 1.04 亿元,同比增加 83.7%;2022 前三季度研发投入 0.93 亿元,同比增长 23.9%。
2021 年 8 月,公司向不特定对象发行可转换公司债,募资金额 8.4 亿元,主要用于加码高效太阳能激光印刷技术应用研发项目、新型显示行业激光技术及设备应用研发项目以及补充流动资金。
公司以自主创新激光技术为核心,立足光谷,整合以色列全球研发中心资源,发挥无锡在长三角地区的联动作用,通过技术与产品创新,巩固高效太阳能电池激光装备市场,丰富消费电子、集成电路等高科技领域产品布局。
独创性核心工艺在手,且持续加码研发人员与投入,公司有望保持研发领先性并不断变革突破。
1.3 管理专业高效,员工激励优化
公司管理机制高效,股权结构稳定。
截至 2022 年 9 月底,公司董事长、总经理、法定代表人李志刚先生直接持有公司股份总数的 41.07%,间接通过武汉速能企业管理合伙企业(有限合伙)控制公司股份总数的 2.24%,合计控制公司 43.31%的股份,系公司的控股股东、实际控制人。
公司股权相对集中,控制权稳定,且管理层技术积淀深厚。
公司管理层具有丰富的管理和行业经验,能够科学有效地进行内部管理,且善于准确的捕捉市场变化,做出有效的决策。
公司重视企业文化建设,将塑造企业文化作为企业发展的创新动力,重视团队协作精神,充分发挥公司内部各部门各员工的专业优势。同时,公司将加强对经营管理层的考核,完善与绩效挂钩的薪酬体系,确保管理层恪尽职守、专业高效。
推动股权激励,提升公司吸引力与凝聚力。
2020 年 11 月 13 日,公司第二届董事会第十五次会议审议通过了《关于向激励对象授予限制性股票的议案》,确定以 2020 年 11 月 13 日为授予日,以 89.82 元/股的授予价格向符合授予条件的 92 名激励对象授予 117.6 万股第二类限制性股票。
其中,授予副总经理朱凡 8 万股,授予董事会秘书、财务负责人刘志波 5 万股,核心业务人员李彦斌 7 万股,以及 89 名核心技术业务人员 97.6 万股。
本次激励计划业绩考核以 2019 年营业收入为基数, 2020-2022 年考核目标值为营业收入较 2019 年增长 35%、75%、130%,分别达到 9.44 亿元、12.24 亿元、16.09 亿元。
高增速目标设定体现公司发展信心,有效调动核心技术和业务人员积极性,提升公司的吸引力和凝聚力。
1.4 营收利润较快增长,高壁垒铸就高盈利护城河
近年来,公司营业收入较快增长,盈利能力企稳向好。激光技术是促进光伏产品降本提效的利器,电池厂商对先进激光工艺的旺盛需求是公司业绩快速增长的直接驱动因素,公司增长趋势与太阳能电池产能增长趋势基本匹配。
2016-2021 年公司营收复合增长率 74.82%,归母净利润复合增长率 66.03%。
2021 年,公司实现营业收入 12.57 亿元,同比增长 17.21%;归母净利润 3.81 亿元,同比增长 2.1%;扣非净利润 3.59 亿 元,同比增长 1.43%。
2021 年公司营业收入与净利润增速有所回落,主要系硅料价格上涨,下游电池片客户业绩承压、降低开工率,同时新型电池路线判断不明晰,客户扩产进度放慢,公司在设备验收和收入确认、以及新增订单方面承压。同期,公司大力推进 N 型和钙钛矿电池激光设备研发,研发费用同比增长 83.74%,使得净利润增速低于营收增速。
2022 年前三季度,公司 PERC 激光消融、SE 激光掺杂设备继续保持高市占率,IBC 激光开槽设备订单快速增长、逐步交付,大尺寸电池激光设备在收入确认中贡献度提升,公司实现营业收入 10.53 亿元,同比增长 12.65%;归母净利润 3.36 亿元,同比增长 19.52%;扣非净利润 3.20 亿元,同比增长 19.03%,盈利能力企稳向好。
利润率方面,公司毛利率长期维持在 45%以上,净利率维持在 30%以上,明显高于行业可比公司。
2022 年前三季度,公司毛利率 46.92%,较上年末增加了 1.5 个百分点,单季毛利率逐步提升;净利率为 31.95%,较上年末提升了 1.6 个百分点。
从业务细分来看,公司太阳能电池激光加工设备业务占比超90%。2022上半年,太阳能电池激光加工设备营收占比94.35%,业务毛利率为 45.37%;配件、维修及技术服务营收占比 5.65%,业务毛利率为 69.85%。预计随着新型电池激光设备逐步出货与确认收入,公司盈利能力有望继续提升。
从成本与费用端看,公司营业成本中,直接材料成本占比超 90%,其次为人工成本和制造费用。原材料成本中,光学部件(激光器、振镜、扩束镜等)占比较大,其余为机械、电控、气动部件和其他组件等。
近年来公司规模效应显现,期间费用率保持在行业较低水平。2022前三季度,公司期间费用率为12.62%,其中销售费用率和财务费用率分别降至2.89%和-2.25%;管理费用率和研发费用率略有提升,分别为 3.15%和 8.82%。
二、 N 型技术迭代催生光伏激光新需求,激光设备空间将进一步拓宽
激光加工设备行业属于高端技术制造业,近年来我国制造业加速转型升级,激光技术在精细化制造、智能制造等领域有着重要的地位,随着新能源汽车、光伏、消费电子、显示面板等下游应用的快速发展,旺盛需求支撑着激光设备市场快速增长。
在光伏领域,激光技术是光伏产品降本提效利器。随着光伏电池组件对降本增效需求的进一步提升,行业对激光新工艺、新技术的需求愈加旺盛,激光凭借精准控制、快速提效等优势愈发适合新型光伏技术领域加工发展。
依托技术进步和规模化发展,近年来光伏成本快速下降,光伏发电已经成为全球最具经济性的电源品种之一。
光伏电池是实现光电转换的核心环节,降低度电成本的终端目标驱动市场向高功率、高效率电池产品迭代升级。
2016 年以来行业历经多晶向单晶、常规 BSF 向 PERC 电池的技术迭代,目前以TOPCon、HJT、IBC 为代表的 N 型电池扩产提速:
第一代电池技术(2016年之前)为常规 Al-BSF铝背场电池:背面沉积一层铝膜,电池效率损失来自于背面全金属的复合;
第二代电池技术(2017至今)为 PERC/PERC+电池:背面氧化铝钝化层,增加长波光吸收、降低电子复合,目前主流产品;
第三代电池技术(产业化元年开启)为 N型高效电池:包括 TOPCon、HJT、IBC 电池等,其钝化接触技术减少接触复合。
总体来看,传统P 型电池硅片基底掺硼,转换效率上限较低;新型 N 型电池硅片基底掺磷,无硼氧复合避免光致衰减损失。
P-PERC、N-HJT、N-TOPCon 三种电池理论极限效率为 24.5%,27.5%,28.7%,由于 PERC 电池迫近理论效率极限,N 型电池具备转换效率高、温度系数低、光致衰减低、弱光响应好、双面率高、降本空间大等综合优势,全生命周期内的发电量高于 P 型电池,是下一步发展的方向。
目前,TOPCon 量产规模领先,HJT 降本提效空间较大,IBC 技术延伸优越,未来一段时间三类新型电池将竞相发展,亦催生对激光技术的全新需求。2022 年下半年及 2023 年,TOPCon、HJT、IBC 扩 产及设备招标加速,新型电池激光设备市场空间有望进一步打开。
2.1 激光消融和 SE 掺杂技术助力 PERC 延长生命周期,帝尔市占率遥遥领先
PERC 激光消融/开槽是利用激光消融技术在电池钝化层进行图形化刻蚀,是传统 BSF向 PERC 电池升级的核心工艺之一。
传统 BSF 铝背场电池在硅片背面沉积一层铝膜,背面全金属的复合造成电池效率损失,因此具有背钝化结构 PERC 电池应 运而生。
与常规铝背场电池相比,PERC 在背面增加了氧化铝AlOx,氧化硅SiOx 和氮化硅 SiNx 等钝化叠层,在工艺制程上主要增加了背面抛光、背面 ALD/PECVD 钝化镀膜、激光开槽等三道工艺,在背面钝化和局部铝背场的共同效应下,电池 效率由 20.3%提升至 21.5%左右。
激光掺杂 SE(Selective Emitter,选择性发射极技术)已经成为 2020年以来新增 PERC+产能的标配。
激光掺杂 SE 是利用激光可选择性加热特性,以扩散产生的磷硅玻璃层为掺杂源,在光伏电池金属栅线与硅片接触部位及附近的电极区域进行高浓度掺杂,形成选择性重掺杂的 n++重掺杂区域,而在电极以外的光吸收区域进行低浓度掺杂(n+),形成选择性 PN 结。
该结构能够降低硅片和电极之间的接触电阻,同时降低表面的复合,提高少子寿命,使得短路电流、开路电压和填充因子得到较好的改善,提高电池效率 0.3-0.5 个百分点。
2017 年以来,随着 PERC 技术成为主流并日渐成熟,“PERC+新工艺”成为光伏电池提升效率的重要选择方向。
2018 年“” 531 新政之后,国内光伏市场急剧收缩,光伏领跑者成为当时主要市场之一,光伏电池亟需提升效率和功率满足技术标准供应需求。
PERC 叠加新技术如激光掺杂 SE、碱抛、9BB 多主栅等,持续推动转换效率的提升,成为新一代的PERC+电池。
SE 技术与 PERC 技术的结合,增强了电池对太阳光中紫外光和红外光的吸收,使得 PERC 电池效率突破 22%以上。
随着大尺寸时代的到来,182mm 和 210mm 的大尺寸硅片,进一步提升了对激光消融和掺杂整幅面均匀性的要求。
帝尔激光是首次将激光设备量产化应用于 PERC工艺的企业,凭借深厚的技术储备和前瞻的研发布局,于 2012 和 2014 年分别推出了研发型和量产型 PERC 激光消融设备,推动了PERC 电池的迭代升级;之后于 2016 年成功研发 SE 激光掺杂设备,前瞻性的研发应用成熟优越,伴随 2020-2021 年大尺寸 PERC+电池的扩产,激光掺杂SE 工艺成为产线标配,为客户 带来良好的经济效益。
紧随激光技术国产化与光伏电池迭代浪潮,公司与全球知名光伏生产商密切合作,定制化产品享先发优势,降本提效幅度领先于竞争对手,公司迅速占领市场,PERC 激光设备全球市占率超 80%。
公司 PERC 激光消融设备特点包括:
(1)定制激光器,形成 25-50μm 均匀光斑,低损伤去除钝化层;(2)高精度,可达 15μm;(3)灵活的图形控制方式,可显著提高转换效率;(4)满足 166-230mm 不同硅片生产;(5)产能可达 6000-9000pcs/h,满足客户不同要求。
目前,PERC 电池片激光消融和掺杂设备价值量合计约为 1000 万元/GW,2022 年上半年,公司进一步提升 PERC 激 光消融、SE 激光掺杂设备的市占率,预计全年或签订 100GW 订单,同时电池后道激光转印工艺有望导入PERC 电池,进一步降本提效以延长生命周期。
2.2 激光掺杂 SE 或将成为 TOPCon 标配,公司订单有望年底前落地
TOPCon 为隧穿氧化层钝化接触电池,该技术在电池背表面制备一层超薄隧穿氧化层和高掺杂的 n 型多晶硅薄层,形成钝化接触结构,降低背面金属复合,提升电池的开路电压和转换效率。
由于经济性与性价比优势显著,光伏新老玩家频频宣布 TOPCon 扩产计划,TOPCon 在后PERC 时代率先占据扩产高点。
目前,TOPCon 领先企业量产效率约 25%,可通过提升浆料品质、叠加激光 SE 硼掺杂和正面钝化等工艺提效至 25.5-25.8%以上,亦可通过薄片化、激光转印或 SMBB(超多主栅)等工艺降银耗降本。预计 2022 年 TOPCon 电池产能规模有望超过 80GW,2023 年产能或超过200GW。
TOPCon激光 SE硼掺杂原理与 PERC SE类似,有望延续在 PERC领域的成熟应用成为产线标配。
TOPCon SE 工艺在电 池硼扩散面金属电极与硅片的接触区域进行重掺杂(P++),而非金属接触区域实现轻掺杂(P+),此结构可有效降低金属区的接触电阻及金属复合,提高开路电压,促进电池提效 0.2-0.4 个百分点。
TOPCon 激光 SE 硼掺杂较 PERC SE 磷掺杂工艺难度更大,激光设备价值量也更高。N 型电池内部结构、膜层材质发生变化,由于硼在硅中固溶度低、扩散速率慢,TOPCon 需要采用功率更高的激光器及超快激光,以更大的激光能量推进掺杂,但又需精准把握能量参数避免造成硅片损伤。
根据硅片进入扩散炉的次数,TOPCon SE 工艺可分为一次硼扩和二次硼扩两种路线。其中,一次硼扩硅片只需进入扩散炉一次,也仅用一次激光设备来重掺杂硼解决选择性掺杂问题,流程相对简单也更具经济性,有望成为未来产线标配。
二次硼扩是硅片进入扩散炉两次,需要配套额外的扩散炉和清洗设备,经济性较差,激光主要起到掺杂、辅助开槽、推进等作用。
对于未来一次硼扩的工艺发展,需继续提高硼源的浓度,以使激光更好的实现选择性发射极的重掺杂;同时需精细化调节掺杂激光的能量参数,在实现电池提效的同时避免激光对于硅片的过度损伤。
帝尔激光对一次硼扩和二次硼扩均有布局,依托 PERC SE技术储备与优势,有望延续在 TOPCon SE 领域竞争优势。
公司 SE 激光掺杂设备特点包括:(1)均匀掺杂;(2)超大产能,效率大于 7500 片/小时;(3)精度高,可达 15μm;(4)幅面大,满足 182mm、210mm 等尺寸;(5)光斑可调,丝网对准精度灵活配置;(6)在线视觉检测功能提升生产良率;(7)在线智能对接。
当前,公司已向客户交付新的激光硼掺杂试验设备,一次掺杂方案在 5-6家客户处验证,稳定在 0.2%-0.3% 效率提升,预计年底前会有量产订单落地。
从公司合作的几家客户来看,各家前后道工序均不同,需要公司深入理解各种制备工艺并制定适配的定制化解决方案,未来有望实现 0.25%以上稳定效率提升,为客户创造更多经济价值。
目前,单 GW TOPCon 电池 SE 激光掺杂设备价值量预估约 1000-1500 万元,同时在后道金属化环节可应用激光转印设备进一步降本增效,随着年底相关激光设备订单落地,公司在 TOPCon 领域激光设备市占率有望得到提升。
2.3 LID/R 激光修复促进 HJT 提效,公司已取得量产订单
HJT 是具有本征非晶层的异质结电池,在晶体硅上沉积非晶硅薄膜形成 P-N 异质结,利用本征非晶硅层将衬底与两侧掺杂非晶硅层完全隔开,有效钝化提升效率。
HJT 生产线和 PERC 电池不兼容,需增配非晶硅与导电膜沉积设备,增加靶材、低温银浆需求。
目前成本和经济性制约着 HJT 的产业化提速,需设备与材料端共同推进降本增效,目前领先企业电池效率约 24.7%-25%,可通过双面微晶和 LIR 激光修复等工艺提升效率至 25.5%+。
2021 年以来,以华晟新能源、金刚玻璃为代表的业外新进企业积极参与 HJT 的投资布局,下游央国企运营商如华润电力、国电投等也加速规划扩产。
据不完全统计,目前 HJT电池规划产能超 180GW,预计 2022 年 HJT扩产规模约为 20-30GW,2023 年扩产规模约为 40-50GW。
综合来看,HJT产能放量速度与规模略滞后于 TOPCon,经济性优化后市场渗透率有望快速提升。
LIR 激光修复设备为 HJT 电池提供了提效新方案,电池转换效率有望提升 0.4-0.5 个百分点。LID/R(Light Induced Degradation and Regeneration)是光致衰减和再生技术,通过超高功率光照射电池片,产生大量光生载流子来改变体内氢的价态,快速实现硼氧结构由高活性的复合体转变为低活性的再生态,以达到降低光致衰减目的的技术。
研究发现,在α -Si:H/c-Si 的界面存在大量的界面态(Si 悬挂键),在光照的情况下,对此结构进行加热退火,可以有效减少界面态(Si 悬 挂键)密度,降低界面复合,从而提高非晶硅的钝化效果,此工艺为光诱导退火(Light-Induced Annealing 简称 LIA)。
HJT 电池无光衰效应,但结构中存在α-Si:H /c-Si 的界面,在光照情况下,对 HJT电池进行加热退火,随着开路电压VOC 和填 充因子 FF 的提升,电池转换效率将明显上升。
与传统的 LED 抗光衰工艺设备相比,LIR 激光修复设备性能优越,具有高光强、方向性好、能量转换效率高等特性,并且设备结构紧凑、集成度高、占地面积小,同时工艺速率高、能耗低、均匀性好,能够在极短的时间内完成 HJT 电池的 LIA 过程。
此外,激光应用可在 HJT电极制备之前进行修复,从而避免温度变化对低温银浆可靠性的影响。
帝尔激光在 PERC时代已储备 LIR技术,在 HJT电池上已取得客户量产订单。
利用激光在太阳能电池上实现 LID/R 需有快 速精准的激光自动化温控系统,和商业电池面积尺寸的均匀光照能量覆盖,公司 LID/R 激光修复设备特点包括:
(1)超高光强,单位面积辐照达 120Suns,快速光致衰减和再生;
(2)大面积辐照匀化技术,可以满足 166mm\182mm\210mm 不同尺寸;
(3)长波长照射,增强电池介质层的钝化效果,提升电池转换效率。
公司 LID/R 激光修复设备可用于各类电池路线抗光衰工艺,有效降低太阳能电池在使用过程中由于光照引起的功率损失,在 HJT电池提效应用方面已取得客户量产订单。
2020 年 11 月,经过测试与认证,帝尔激光应用于 HJT 高效电池的激光 LIR 设备获得欧洲客户的认可与量产设备订单,可有效提升 HJT电池效率,且原客户在今年下半年有新增 GW 级产能需求,预计随着后续 HJT经济性提升与规模放量,公司激光修复设备将得到更广泛应用。
2.4 精细化激光开槽为 IBC 必需工艺,公司订单充足并有望继续扩充
IBC 为交指式背接触电池,正负金属栅线交叉排列在电池背面。IBC 电池的PN 结和金属接触位于太阳电池的背部,前表面避免了金属栅线对光的遮挡,而金字塔绒面结构和减反层组成的陷光结构,能够最大限度地利用入射光,减少光学损失,具有更高的短路电流和电池效率。
电池外形美观,适合中高端分布式光伏市场,具有较大的商业化前景。目前,光伏龙头隆基绿能和爱旭股份主推应用于分布式领域的 XBC电池路线。
11 月 2 日隆基举办新品发布会,隆基 HPBC 技术路线(基于P 型硅片的复合钝化背接触电池)量产效率突破 25%,PRO 版本(应用氢钝化工艺)量产效率突破 25.3%,组件效率达到 22.8%。
今年 9 月隆基西咸乐叶 15GW HPBC 电池项目正式投产进入量产阶段,明年该项目产能有望提升至 30GW,此外隆基计划在鄂尔多斯建设 30GW 高效电池项目,技术类型尚不明确值得期待。
爱旭股份珠海 6.5GW ABC 电池 产能已逐步投产,预计明年上半年实现满产,公司 N 型 IBC 总体产能规划约 52GW。
预计 2022-2025 年 XBC 电池年均扩产规模约 40GW。
从工艺制程来看,IBC 工艺较为复杂且成本较高,重点包括离子注入、硼扩散、掩膜、刻蚀以及 PN 区制备等。HPBC 电池 工艺流程相对简单,无需硼掺杂,省去离子注入等设备。
IBC 的关键工艺在于在电池背面形成交叉排列的 p+区和 n+区,以及在上面形成金属化接触。在电池生产过程中,精密激光开槽为必需工艺,包括背面掩膜开槽和局部金属接触开孔;利用激 光形成所需要的图案,采取局部掺杂法,即两步单独的扩散过程来形成 p 型区和 n 型区。
在精密激光把控下,金属接触区的比例越小,复合越少,且 N 和 P 的接触孔区需要与各自的扩散区精密对准避免漏电。与此同时,还需注意丝网印刷的对准 精度和印刷重复性问题,因此对电池背面图案和栅线的设计要求非常高。
帝尔大尺寸无损消融技术可用于 XBC精密开槽工艺,公司已取得近 40GW 设备订单。
在 XBC 电池工艺上,公司激光技术 领先、独占市场,通过对功率的把控和波长的选择与转换,促进实现背面钝化膜层的精准消融,实现更小的金属接触开孔和PN 区精准分离。
公司 2022 年 5 月发布公告,2021 年 5 月 18 日至 2022 年 5 月 18 日公司与隆基系合计新增订单约 6.74 亿元。其中,2021 年度(2021 年 5 月 18 日至 2021 年 12 月 31 日)合同金额约 0.72 亿元;2022 年度(2022 年 1 月 1 日 至 2022 年 5 月 18 日)合同金额约 6.02 亿元,将近到公司 2021 年营业收入的 50%。
根据公司投资者关系活动记录表内容,目前公司已经取得近 40GW XBC 电池激光量产订单,并在陆续交付中,预计四季度会有新增订单。
三、激光转印与铜电镀助力金属化降银,多元布局钙钛矿与非光伏产品
3.1 全球首创激光转印设备开启交付,助力电池金属化环节降本增效
降银耗是光伏电池降本的重要途径,激光转印技术将助力光伏电池后道工序金属化环节降本增效。金属化环节是通过在电池两侧印刷固化金属电极,使得电极与电池片紧密结合,形成高效的欧姆接触以起到导电作用。
在金属化过程中,传统的丝网印刷由于成熟简单是主流技术路线。金属化过程中的核心关键材料银浆,不仅直接决定着电池片的导电性能,也是电池成本占比仅次于硅片的核心耗材。
截至 2021 年,金属化成本仍约占PERC 非硅成本 35%左右;而在双面用银的 TOPCon 电池中,银浆成本约占非硅成本的 40%;在双面低温银浆的 HJT电池中,银浆成本约占非硅成本的 50%。银浆成本是制约 N 型电池产业化提速的重要因素,行业迫切需要创新金属化流程实现提效降本,其中激光转印、铜电镀等工艺有望得到快速发展。
激光图形转印技术(Pattern Transfer Printing,PTP)是一种新型的非接触式的印刷技术。该技术是先在有特殊设计沟槽的透明载板上填充所需浆料,再采用高功率激光束进行高速图形化扫描,将浆料从载板沟槽中转移至电池表面,形成栅线。
非接触细栅印刷时无挤压,突破了传统丝网印刷的 20μm 线宽极限,可在电池片硅片上印刷更大高宽比的超细栅线,大幅节省浆料耗量、降低电池成本的同时,提升太阳能电池效率。 激光转印工艺具体流程主要包含填充过程和转印过程,其中掌握高精度的激光功率尤为重要。
首先是填充工艺:
将带有沟槽的透明聚合物薄膜放到填充位置,两个具有不同倾斜度的刮刀胶条将浆料填充到沟槽中,第一个刮刀将浆料填充到沟槽中,但是由于向薄膜表面倾斜 60°,因此将浆料的一部分铲起,形成了沟槽中的凹面糊状表面;第二个刮刀的倾角为 130°,用浆料填充剩余的空间,同时从薄膜表面去除多余的浆料。
然后是转印工艺:
将充满沟槽的载体膜旋转 180°并移至打印位置,同时将基板安装在移动的卡盘上,并以 200um 的距离放置在薄膜下方,一个接一个的用波长为 1070nm 的激光照射,发射激光辐照度通过透明膜,其能量首先被浆料表面吸收,产生的热能使浆料和沟槽之间的界面区域中的有机成分气化,并在浆料/薄膜界面处形成高压蒸汽层,当在浆料/薄膜界面处建立足够的压力时,浆料会释放到硅片基底表面上,完成转印。
印刷电极的几何形状取决于激光功率,当工作激光低于激光功率阈值时,不进行转移;激光功率提升,电极的高宽比会降低;通常使用比最佳传输域值稍高的激光功率来避免由于激光不均匀而造成的中断,但是较高的激光功率会在焊膏的主体周围产生一定量的碎屑,并且会牺牲印刷电极的最佳长宽比,因此掌握精密的激光功率才能有效实现激光转印。
激光转印技术在 PERC、TOPCON、HJT、IBC等电池路线上都可应用,产业化发展优势明显:
(1)激光转印的栅线更细,可以做到 15-18um,节省银浆用量约 30%+,对 N 型电池路线降银耗更为明显;
(2)由于前侧的遮挡较少,具有较窄电极的太阳能电池会产生较高的电流,得到更高的转换效率,提升转换效率约 0.1%以上;
(3)印刷高度一致性、均匀性优良,误差在 2um;
(4)可以改变柔性膜的槽型,根据不同的电池结构,来实现即定的栅线形状,改善电性能;
(5)激光转印为非接触式印刷,可以避免挤压式印刷存在的隐裂、破片、污染、划伤等问题,且未来硅片薄片化趋势加强,薄片化或带来更多隐裂问题,激光转印可有效解决此类问题。帝尔激光转印技术优势明显,全球首创转印设备订单开启交付。
表面金属化是光伏电池制备的关键步骤之一,对电池的效率、成本和性能都有至关重要的影响。作为新型非接触式表面金属化工艺,帝尔激光在全球首创的激光转印技术,前期已有多台/套设备参与不同技术路线中试验证,不仅可以大幅节约银浆耗量、提升印刷一致性,还可以降低栅线遮光面积、破片率以及其他潜在损耗,降本增效显著、应用前景广阔。
2020年公司设立以色列特拉维夫全球研发中心,联合当地国际化团队开发激光转印技术,并在全球范围内设立多项专利。
2021 年公司发行可转债募资总额 8.4 亿元,其中拟 3.3 亿元用于高效太阳能电池激光印刷技术应用研发项目。
公司激光转印技术已经覆盖了 PERC、TOPCon、IBC、HJT 等电池路线,在去年两家头部企业工艺样机验证的基础上,今年已经在 3 家公司交付单线或整线量产验证设备,三季度末实现了单机订单。
9 月 20 日公司官微发布消息,帝尔激光转印订单首台设备正式出货,正式由中试验证进入量产阶段。
根据公司投资者关系活动记录内容介绍,该交付订单为 HJT 工艺,客户反馈可提升效率 0.3%,浆料节约 30-40%,由于是非接触式印刷,还可以节省烘干炉工艺等。
目前亦有企业提出 TOPCon 激光转印需求,正在商务沟通中。
预计四季度将实现 GW 级激光转印设备订单,明年在 PERC、TOPCon、HJT、IBC 等线路上均有望实现订单签订。
3.2 布局铜电镀前端图形化工艺,钙钛矿电池量产订单实现交付
光伏银浆成本制约着 HJT 产业化提速,铜电镀有望成为低成本金属化解决方案。光伏电池降银耗主要有两大方向:一是减少高价低温银浆用量,例如应用SMBB、激光转印等技术;二是使用贱金属替代部分银粉,减少银粉的用量,例如应用银包铜、电镀铜等技术。
铜电镀是一种非接触式的电极金属化技术,在基体金属表面通过电解方法沉积金属铜制作铜栅线,收集光伏效应产生的载流子。
为解决电镀铜与透明导电薄膜(TCO)之间的接触与附着性问题,该制作流程分为图形化和金属化两个环节。
(1)图形化:先使用 PVD 设备做一层铜的种子层(100nm),使用油墨印刷机(掩膜一体机)的湿膜法制作掩膜。在经过掩膜一体机的印刷、烘干、曝光处理后,在感光胶或光刻胶上的图形可以通过显影的方法显现出来,即图形化工艺。
(2)金属化:首先完成铜的沉积(电镀铜),然后使用不同的抗氧化方法进行处理(电镀锌或使用抗氧化剂制作保护层),再去掉之前的掩膜、铜种子层,露出原本的 ITO,再做表面处理。帝尔激光主要布局电镀铜前端的图形化工艺,激光干法刻蚀技术已实现量产订单。
公司布局电镀化学工艺前的激光开槽设备,可提升后续铜离子或镍离子的吸附,形成较好电极。目前,公司激光干法刻蚀技术已实现量产订单,由于电镀铜环节对激光的精准性工艺要求较高,既要精细化开槽又需避免硅片损伤,同时还要实现后续铜离子的较好吸附,单 GW 激光价值量较高。
公司前期在 TOPCon 电镀工艺上已实现较好的中试应用,今年在 XBC 路线上有更进一步的突破,同时公司设备可以匹配不同的后端电镀设备,在客户端实现了较好效果。
钙钛矿电池长期发展优势显著,大规模产业化应用有望进一步成熟。
当前,TOPCon、HJT、IBC 等 N 型单晶硅电池产业化发展迅速,但仍面临 30%的光电转换效率上限。
钙钛矿电池凭借其转换效率高、材料成本低、结构简单、工艺流程短、生产耗能低等优势,近期技术研发持续突破,商业化应用有望进一步成熟。
钙钛矿太阳能电池(PSCs)利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料,属于下一代高效薄膜太阳能电池,未来有望广泛应用于 BIPV 和电动汽车移动电源领域。
效率方面,单结钙钛矿电池理论转换效率可达 31%,晶硅/钙钛矿双结和三结叠层电池实现吸收光谱互补,理论转换效率分别可达 40%和 50%,大大超越晶硅电池水平,因此与钙钛矿叠层已成 N 型电池提效发展的重点路径。
钙钛矿工艺流程包括薄膜制备、激光刻蚀、封装三大步,主要涉及 PVD/RPD 镀膜设备、涂布设备、激光设备和封装设备,以及 TCO 玻璃、电极等材料。
当前钙钛矿电池仍处于发展前期,需突破结晶工艺和批量供应等问题,已有纳纤光电、极电 光能、宁德时代、协鑫光电等电池厂商进行了研发布局,大规模产业化应用有望进一步成熟。帝尔积极布局钙钛矿领域激光技术研发,实现了钙钛矿电池量产订单的交付。
在钙钛矿技术路线上,激光的应用多于传统晶硅电池,钙钛矿电池需要在玻璃基板上镀多层膜并实现分区,并在分区收集电流形成更大的电场,而激光技术是实现分区的最佳路径。
多层膜均需要用到激光,且每道之间激光选择亦有不同,如 TCO 导电膜需要红外激光、钙钛矿层需要紫外激光,对激光设备的精准控制要求较高。
3.3 组件激光技术已有设备交付,持续拓宽非光伏领域产品应用
组件方面,公司拥有薄膜打孔、切割、激光无损划片等相关技术储备,其中激光无损划片、叠瓦已有量产设备交付。
应对组件大尺寸薄片化的需求,公司拥有全自动高速激光无损划片/裂片机,该设备采用无损技术将电池片裂片成指定规格,提高组件整体输出功率,且上下料、相机定位、激光划片、裂片多个工序可同步进行,达到高速裂片的生产效果。
此外,公司亦有改进现有组件方案的全新激光技术,目前处于与客户共同研发和样机验证阶段。
公司的激光技术在显示面板、集成电路及消费电子领域均有较多应用场景。
受益于光伏新技术更新迭代,公司实现了全新激光技术的市场导入,单 GW 激光技术的价值量也在不断增加;同时公司也在加大激光技术在新型显示、集成电路、消费电 子等领域的平台化布局。2021 年公司发行可转债募资总额 8.4 亿元,其中拟 2.6 亿元用于新型显示行业激光技术及设备应用研发项目。
在显示面板行业,公司针对 LCD/OLED、Mini LED 的激光修复工艺开展了研发和样机试制;在半导体封装、应用电子领域,公司已取得激光微孔工艺设备订单并交付。2022 年 3 月,公司首台 TGV 激光微孔设备顺利验收出厂,发往客户端。
公司自主研发的 TGV 激光技术,可以实现 10 微米孔径,10 微米间隔,纵深比达 50:1 的微孔加工,技术指标全 球领先。TGV 三维互连技术,可应用于芯片封装、Mini-LED/Micro-LED 显示、生物医疗、消费电子等领域,本次首台 TGV 设备的交付,标志着公司在非光伏行业的又一新跨越。
四、盈利预测与估值
4.1 旺盛需求叠加新技术变革,激光设备空间进一步打开
当前,应对气候变化已成为全球共识,叠加俄乌冲突影响,欧洲乃至全球能源自主供应意识趋强,全球光伏需求持续旺盛。根据欧洲光伏产业协会数据统计,并基于全球下游需求端和上游供给端考虑,我们预计 2022 年全球光伏新增装机有望达到 240GW,2023 年全球新增装机规模将达到 300GW 以上。
今年以来,主流光伏厂商与行业新进者纷纷宣布 N 型电池组件扩产规划,据不完全统计,TOPCon 规划产能已超过 200GW,HJT规划产能也已超过 180GW。
目前 N 型产品扩产放量趋势明确,TOPCon 量产规模领先,HJT降本提效空间较大,IBC 技术延伸优越,我们预计到 2025 年,TOPCon、HJT、IBC 电池市场渗透率有望分别达到 56%、25%、19%;2022-2025 年,TOPCon、HJT、IBC 电池新增产能分别约为 474GW、211GW、161GW。
N 型光伏电池的快速放量,全新激光技术凭借高精度、高效率等优势,在 N 型电池的应用逐步覆盖 TOPCon SE 激光掺杂、 HJT LIR 激光修复、IBC 激光开槽、全电池路线激光转印等,随着新技术导入,激光设备单 GW 价值量较 PERC 电池将有望大幅增长,光伏激光设备市场空间进一步打开。
预计 2022-2025 年,PERC 激光开槽&SE 掺杂设备、TOPCon 激光 SE 掺杂设备、HJT 激光 LIR 修复设备、IBC 激光开槽设备市场空间有望达到 117 亿元;预计 2022-2025 年,各类电池路线激光转印设备市场空间有望达到 79 亿元,两方面合计 2022-2025 年光伏激光设备市场空间将近200 亿元。
4.2 公司龙头优势有望延续,订单持续扩充助力业绩高增
光伏激光设备市场集中度较高,帝尔激光为该细分领域绝对龙头。公司PERC 激光设备市占率超过 80%,经过十余年竞争,德国罗芬、德国 InnoLas Solutions、Manz、美国应用材料等国际知名激光加工厂商已逐步退出光伏领域竞争,目前仅德国 3D-micromac、友晁能源、迈为股份、大族激光、捷佳伟创、海目星等企业占有少量市场份额。从光伏激光领域营收体量看,公司市场主导地位稳固。
公司凭借深厚的研发技术储备、丰富的客户资源、优质的品牌力等核心竞争优势,铸就高盈利护城河。
公司拥有深厚的研发技术壁垒、完善稳定的人才体系、优越的品牌影响力、丰富的客户资源,长期专注于光伏领域,积淀了各类电池路线 Know-how 工艺,拥有大量境内外专利,享有新技术客户导入与绑定的先发优势,在 N 型高效时代其光伏激光主导优势有望延续。
依托研发、供应链、销售、服务等方面的沉淀与经验,公司不断提升产品质量和客户需求快速响应能力,高壁垒铸就高盈利护城河,毛利率与净利率水平较行业可比公司优势明显。
今年以来,公司新签订单情况良好,随着后续 N型产能扩产放量,将带动公司新型电池激光设备订单快速落地。
截至 2022 年 9 月 30 日,公司合同负债 5.27 亿元,相较年初的 4.48 亿元,上升了 17.63%;公司存货 7.14 亿元,较年初的 6.65 亿元,增加了7.37%。
今年上半年,公司取得约40GW XBC电池和40GW PERC电池订单,预计全年PERC订单有望达到100GW,四季度 XBC 电池订单或有新增;TOPCon 领域,公司激光掺杂 SE 设备在 5-6 家客户处验证,预计四季度将有量产订单实现;
HJT电池激光修复技术方面,公司原欧洲客户今年有新增产能需求;激光转印设备公司在三季V度末实现单机订单,预计四季度有 GW 级订单,明年在 PERC、TOPCon、HJT、IBC 线路上均有可能实现订单。
基于上文对各类光伏电池激光设备空间测算,结合公司竞争力和市占率预判,2022-2024 年公司新签订单分别有望达到 22.5、29.7、41.1 亿元。
由于部分订单或在下一年确认收入,预计 2022-2024 年公司太阳能激光设备收入将分别达到 14.5、21.0、29.5 亿元,其中激光转印收入占比较大。由于新技术导入市场享迭代红利,业务毛利率略有提升。
4.3 盈利预测与估值分析
光伏需求持续旺盛,全球装机量有望保持高增,N 型和钙钛矿电池等新一代光伏技术变革加快,单GW 光伏激光设备价值量将实现提升,激光设备空间进一步打开。
公司为光伏激光设备龙头,有望在 N 型时代延续主导优势,随着全新激光技术导入市场,产品毛利率亦有望得到提升。
2022 年四季度和 2023 年,N 型电池扩产与设备招标提速,有望为公司激光设备带来 订单催化,促进公司业绩持续增长。
此外,公司大力布局消费电子、新型显示、半导体等领域,预计 2023 年后非光伏行业产品将逐步确认收入。
整体来看,预计公司 2022-2024 年营业收入有望达到 15.96、23.05、32.03 亿元。其中太阳能电池 激光设备收入分别达到 14.5、21.0、29.5 亿元,毛利率随技术迭代略有提升;配件维修及技术服务持续增长,2022-2024 年营收增速约为 60%、30%、20%,毛利率在 70%左右;电子消费等非光伏行业板块有望于 2023 年逐步确认收入,后续 增长势头有望加速。
预计 2022-2024 年公司归母净利润为 4.97、7.06、9.95 亿元,对应 11 月 9 日收盘价的PE 分别为 57.2、 40.3、28.6 倍。
估值方面采用相对估值法,以迈为股份、捷佳伟创、大族激光、海目星、金辰股份等设备企业作为可比对象,公司 2022 年估值水平略低于可比公司平均值;考虑光伏激光设备应用的快速放量及公司在此细分的龙头地位,公司有望获得相对更高的 估值水平。
光伏需求旺盛叠加 N 型技术迭代加速,光伏激光设备空间将进一步打开。公司是光伏激光设备龙头,订单有望持续扩充。
五、风险提示
1、光伏产业链价格高位运行,国际贸易政策时有变动,存在下游装机需求不及预期的风险。
2、太阳能电池技术更新换代较快,N 型电池降本增效进度或不及预期,若新型电池终端销售溢价不及预期,存在扩产力度减弱等风险,太阳能电池激光设备采购或受影响。
3、公司根据光伏电池对激光加工工艺的潜在需求,前瞻性地开展了新产品的研发试制,但新技术、新产品研发成功后存在不达到预期经济效益的风险。
4、公司的主要原材料光学部件的国际采购占比较大,若供应商不能满足公司所要求的技术、产能,或因进出口政策发生变动导致原材料采购受限的情况,或对公司的生产经营产生不利影响。
5、近两年来业外新进者纷纷进入光伏领域,光伏激光设备领域存在竞争格局恶化的风险。
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