(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(chuàng)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(chuàng)新激光技術為核心,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(chuàng)新性應用于光伏電池生產(chǎn),先后推出激光消融、激光摻雜、激光LIA、MWT打孔、無損劃片等技術,激光設備在下游電池組件龍頭隆基、通威、天合、晶科、愛旭、韓華等企業(yè)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、鈣鈦礦等新型電池組件技術領域。
此外,在消費電子、顯示面板、醫(yī)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技術迭代與電池增效需求高漲,設備產(chǎn)銷呈現(xiàn)爆發(fā)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(fā)型激光消融設備,因此在2017年PERC電池進入量產(chǎn)階段、開啟技術迭代時已有超過5年的研發(fā)積累,增效工藝優(yōu)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(主要為消融和開槽)產(chǎn)銷快速增長:2017年光伏激光設備銷量65臺,2021年達到635臺,5年CAGR達到92.5%,同期營收CAGR也為74.8%,享受PERC電池迭代中的技術紅利。
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,為下游客戶帶來核心競爭力,公司毛利率領先同業(yè)。
2017年以來公司毛利率基本領先光伏設備行業(yè)平均毛利率10pp以上。
究其原因,我們認為主要在于公司與下游客戶共同研發(fā)、調(diào)試電池產(chǎn)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%,為下游電池企業(yè)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,主要原因為PERC激光設備成熟后價格有所下降,并且公司給予規(guī)?;少彽目蛻粢欢ㄗ尷?,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(wěn)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(xiàn)歸母凈利潤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%以上為發(fā)出商品,因此公司收入確認周期約為一年。
2020-2021年下游電池產(chǎn)線迎來大尺寸升級,因此2022年營業(yè)收入中包含部分1年前發(fā)貨、主要用于大尺寸電池產(chǎn)線的升級設備,新設備盈利更優(yōu),故公司毛利率有所提升。隨著N型技術迭代推進,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(yè)積累,研發(fā)團隊實力雄厚
公司實控人為董事長李志剛先生,持股比例約44%。公司實際控制人為公司董事長李志剛先生。截至2022年二季度末,直接持股比例為41.1%。同時,李志剛先生亦通過在員工持股平臺武漢速能,合計控制比例為44.1%。子公司帝爾無錫以及位于以色列特拉維夫的DR Utilight均為全資子公司。2021年6月,子公司帝爾無錫投資設立全資子公司帝爾義烏,帝爾義烏成為全資孫公司。
董事長為物理電子學博士,學術與實業(yè)積累深厚。
公司董事長李志剛先生為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(chuàng)始人創(chuàng)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扎實的研究功底。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(lián)合培養(yǎng)計劃,與新加坡制造技術研究所展開深入合作與交流,為公司在新加坡設立子公司作為境外總部、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(jīng)理,積累了豐富的激光設備企業(yè)管理經(jīng)驗。
綜合研發(fā)與管理實力兩方面,李志剛先生作為公司董事長與研發(fā)團隊核心成員,直接推動公司研發(fā)實力提升與戰(zhàn)略發(fā)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(fā)從業(yè)經(jīng)驗,如艾輝博士曾任臺達武漢分公司產(chǎn)品研發(fā)主任,朱凡先生曾任尚德電力控股研發(fā)經(jīng)理、吉福斯新能源總經(jīng)理,在電池組件設備和制造領域工作經(jīng)驗豐富。
走出國門強強聯(lián)合,打造全球化的研發(fā)中心。
2020年公司在以色列特拉維夫設立研發(fā)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(fā)中心作為公司境外總部,將利用新加坡的高科技技術成熟、勞動力素質(zhì)高等優(yōu)勢,吸引高科技人才,繼續(xù)壯大研發(fā)隊伍,進而將技術導入國內(nèi)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(fā)人員比例高達30%以上,研發(fā)費用率大幅增長,保障新技術的持續(xù)研發(fā)與領先。
作為技術創(chuàng)新型企業(yè),公司高度重視研發(fā)人員的培養(yǎng)與研發(fā)團隊建設,近年來研發(fā)人員絕對數(shù)不斷增長:2021年研發(fā)人員總數(shù)211人,占總員工比例32.8%,遠高于其他光伏設備和產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)公司。公司研發(fā)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(fā)費用率繼續(xù)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(fā),資金層面保障新技術研發(fā)順利。2021年公司發(fā)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(yè)激光設備研發(fā),從資金層面保障公司在新技術和新領域的研發(fā)進展,進一步夯實技術實力。
02 PERC激光設備已為產(chǎn)線標配,公司市占率80%以上
2.1 PERC激光應用主要為開槽和SE摻雜
PERC生產(chǎn)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(xiàn)工藝優(yōu)化升級。
初代PERC電池相較常規(guī)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(zhì)鈍化層以增強光纖內(nèi)背反射,降低背面電子復合,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為絕緣層,因此在生產(chǎn)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。產(chǎn)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(xiàn)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(jù)CPIA數(shù)據(jù),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(yōu)化,再疊加選擇性發(fā)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(lián)電阻,減少載流子復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后,PERC量產(chǎn)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(huán)節(jié)。激光摻雜利用激光的熱效應,熔融硅片表層,因此覆蓋在發(fā)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(tài)硅中的擴散系數(shù)比在固態(tài)硅中的高,所以在固化后摻雜磷原子取代硅原子的位置,形成重摻雜層。當前每GW PERC產(chǎn)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(yōu)質(zhì)
“光伏領跑者”項目加快單晶、PERC的量產(chǎn)進度,電池新技術迎來發(fā)展窗口期。
2015~2017年國家能源局共發(fā)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(fā)電示范基地和新技術應用示范工程,促進先進光伏技術產(chǎn)品應用和產(chǎn)業(yè)升級。
每批次“領跑者”項目對組件的轉換效率提出明確要求,并逐步提高準入標準: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(wǎng)電價水平作為投資主體評分標準的最大權重(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(yè)加大電池轉換效率的研發(fā)投入和先進電池技術、設備的應用,單晶PERC先進電池技術的量產(chǎn)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”后光伏電站進入競價時代,產(chǎn)業(yè)鏈對轉換效率提升的訴求更為強烈,SE PERC迅速普及,成為主流的提效方式,電池環(huán)節(jié)進入“PERC+”時代。
根據(jù)集邦數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2018年超過60%的PERC產(chǎn)能配置了SE工藝,此點從公司2018年設備凈發(fā)貨數(shù)同比增長191%亦可印證。至2020年激光摻雜已成為PERC電池產(chǎn)線標配,因此舊產(chǎn)能升級和新產(chǎn)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,且需與下游客戶共同合作,因此行業(yè)內(nèi)具備光伏激光設備量產(chǎn)能力的企業(yè)有限。
公司率先卡位PERC激光設備研發(fā),與下游合作積累超過5年,在行業(yè)技術迭代與升級的機遇下,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(yè)收入來看,公司市場主導地位穩(wěn)固,行業(yè)內(nèi)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(yè)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為有限),2021年海目星的光伏設備業(yè)務尚未取得營業(yè)收入。
在高市占率與絕對市場地位下,公司客戶廣泛且優(yōu)質(zhì)。得益于PERC激光設備在下游電池組件企業(yè)的廣泛應用,公司下游客戶廣泛,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(nèi)外企業(yè)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,為公司在新技術領域的探索提供試驗、反饋和優(yōu)化的空間。
03 N型產(chǎn)線中激光設備價值量更高,滲透率或加速提升
3.1 N型技術迭代開啟,電池設備成長空間廣闊
PERC量產(chǎn)已逾5年,轉換效率和非硅成本接近極限,后續(xù)優(yōu)化空間有限,因此降本增效主要依靠下一代電池技術的量產(chǎn)突破。
當前PERC量產(chǎn)轉換效率23.5%,接近24.5%的理論極限,提升幅度放緩且后期提升至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%,量產(chǎn)轉換效率可實現(xiàn)高于24%,且后續(xù)提升空間大,因此新技術迭代已具備必要性。
非硅成本方面,當前頭部電池企業(yè)和一體化企業(yè)通過大尺寸新產(chǎn)能降本,PERC非硅成本全面低于0.2元/W,領先產(chǎn)能可做到約0.16元/W,已經(jīng)降至較為極限水平,繼續(xù)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(yōu)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(xiàn)多樣性,主流技術制備方法尚未確定,后續(xù)有望通過設備國產(chǎn)化、漿料優(yōu)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(yōu)化等方式降本增效,同時也將為新設備帶來成長空間。
TOPCon與IBC量產(chǎn)進度更快,HJT有望于2023年實現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn)。
在三種技術類型量產(chǎn)線建設進度方面,目前TOPCon最大量產(chǎn)產(chǎn)能來自于晶科已投產(chǎn)的24GW;IBC較為確定的量產(chǎn)產(chǎn)能主要來自隆基19GW(泰州4GW+西咸新區(qū)15GW)和愛旭8.5GW,共27.5GW產(chǎn)能預計于2022年投產(chǎn);HJT方面,目前華晟在500MW產(chǎn)線的基礎上,新增2GW產(chǎn)能;金剛玻璃也建成1.2GW產(chǎn)線,二者為較早的量產(chǎn)項目。
從2022年以來各量產(chǎn)線進度和規(guī)模來看,TOPCon和IBC量產(chǎn)進度更快,2023年主要企業(yè)TOPCon量產(chǎn)規(guī)劃超過170GW,行業(yè)內(nèi)實際量產(chǎn)產(chǎn)能或超過200GWz。HJT則有望于2023年進入規(guī)?;慨a(chǎn)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,未來有望成為產(chǎn)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(fā)射極(SE)結構:在硼擴散面金屬柵線與硅片的接觸區(qū)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(qū)域實現(xiàn)輕摻雜(P+)。
此結構可有效降低金屬區(qū)的接觸電阻及金屬復合,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)作為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。
為此,晶科、天合、環(huán)晟、正泰等廠商研發(fā)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(qū)別在于制備選擇性發(fā)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為后續(xù)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++層作為激光摻雜硼源,浙江正泰通過印刷硼漿的方式,環(huán)晟光伏則采用對開槽處進行二次擴散的工藝。環(huán)晟光伏的二次硼擴工藝較為成熟,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(xiàn)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,未來有望成為量產(chǎn)標配。
目前以晶科能源為代表的TOPCon電池廠商,量產(chǎn)測試效率已達24.7%。激光SE可進一步提高TOPCon轉換效率,降低生產(chǎn)成本。根據(jù)我們測算,在24.7%基準轉換效率,激光SE效率提升0.2%、0.3%的假設下,電池生產(chǎn)成本分別可下降0.0086元/W、0.0129元/W。進一步假設1GW TOPCon電池產(chǎn)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(lián)電阻損失也較大。
金屬接觸區(qū)的復合通常都較大,所以在一定范圍內(nèi)(接觸電阻損失足夠小)接觸區(qū)的比例越小,復合就越少,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(yōu)點和鈍化技術,來不斷提升轉換效率。
IBC吸收了PERC技術發(fā)展階段的優(yōu)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(qū)激光開槽,TBC、HBC電池P-N區(qū)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(qū)和N區(qū)。早期天合光能在其IBC電池工藝流程中,通過絲網(wǎng)印刷刻蝕漿料來刻蝕掩膜,從而形成需要的圖形。
絲網(wǎng)印刷方法本身的局限性,如對準的精度問題,印刷重復性問題等,給電池結構設計提出了一定的要求,在一定的參數(shù)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(wǎng)印刷的方法,需在工藝重復可靠性和電池效率之間找到平衡點。
激光是解決絲網(wǎng)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(qū)和N區(qū)。
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(lián)電阻損失也較大。金屬接觸區(qū)的復合通常都較大,所以在一定范圍內(nèi)(接觸電阻損失足夠?。┙佑|區(qū)的比例越小,復合就越少,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(wǎng)印刷腐蝕漿料的方法進行。光刻法的成本高,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。腐蝕漿料開孔受到印刷能力的限制,開孔的區(qū)域往往比較大,而且邊緣不清晰。激光可以得到比絲網(wǎng)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(qū)摻雜的TOPCon結構呈叉指狀排列。P型摻雜的PERC區(qū)域需用激光開槽印刷鋁漿,N型摻雜的TOPCon區(qū)域直接絲網(wǎng)印刷銀漿即可。
4)TBC、HBC電池P-N區(qū)隔離:對于TBC、HBC電池,為防止電池短路,還需要用激光對晶硅襯底背表面P+區(qū)、N+區(qū)中間區(qū)域用激光開槽進行隔離。
XBC電池要求精準對位、縮短加工時間、降低激光損傷,激光設備價值量大幅提升。
為提升電池效率,BC類電池采用較小的PN間距和金屬接觸面積,精準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鐘到十幾分鐘,生產(chǎn)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電池量產(chǎn)在即,激光持續(xù)受益新產(chǎn)能投放。
根據(jù)隆基股份規(guī)劃,其泰州4GW HPBC電池項目將于2022年8月投產(chǎn),西咸新區(qū)15GW項目將于2022年9月投產(chǎn)。愛旭股份義烏6.5GW及珠海2GW ABC電池項目也預計于2022年三季度投產(chǎn)。XBC電池產(chǎn)品目前主要針對中高端分布式市場,根據(jù)前期試銷情況,具備一定溢價優(yōu)勢。愛旭股份中長期ABC電池規(guī)劃產(chǎn)能達52GW,激光設備也將持續(xù)受益。
3.2.3 LIA可提升HJT轉換效率,提供降本提效新選項
LIA可降低界面復合,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(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。這個現(xiàn)象稱之為光誘導退火,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(tài)(Si懸掛鍵)密度,降低界面復合,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(guī)制備流程是:清洗制絨、非晶硅鍍膜、TCO鍍膜、絲網(wǎng)印刷。新南威爾士大學Matthew Wright等人的研究表明,在絲網(wǎng)印刷工序后,增加LIA激光修復設備,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(jīng)過30s后,電池轉換效率可增加0.6%左右。
在HJT電池24.95%基準轉換效率,疊加激光LIA效率分別提升0.5%、0.6%、0.7%的假設下,電池生產(chǎn)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,量產(chǎn)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產(chǎn)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產(chǎn)。公司較早對激光在N型電池應用進行研發(fā)布局,根據(jù)招股說明書信息,2017年公司已對IBC電池激光設備進行研究,并推出試驗性產(chǎn)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、寧夏、西安、西咸新區(qū)、古晉的子公司,我們預計2022-2023年隆基泰州等相關N型HPBC產(chǎn)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型激光設備已獲下游龍頭認可,降本增效可靠性高。
異質(zhì)結LIA相較于LED光注入方式優(yōu)勢明顯,帝爾激光已取得歐洲客戶訂單。激光LIA修復技術的另一個優(yōu)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,并獲得量產(chǎn)設備訂單,可有效提升HJT電池效率。
2021年SNEC展后,在國內(nèi)重點客戶進行了新推廣,實驗室上也取得了比較好的數(shù)據(jù)。激光LIA修復技術有望作為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,量產(chǎn)線設備出貨在即
根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)和各企業(yè)擴產(chǎn)計劃,2022年電池新增產(chǎn)能約150GW,其中建設TOPCon產(chǎn)能約60GW,新增XBC產(chǎn)能約25GW。
根據(jù)全球光伏裝機增速預期,考慮到裝機容配比、產(chǎn)能利用率等因素,我們預計至2025年電池總產(chǎn)能將超過1300GW。隨著N型電池投產(chǎn),各N型技術路線在總產(chǎn)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新增產(chǎn)能有望達到185/143/106GW。若考慮到后續(xù)轉換效率提升的增長空間,每GW TOPCon激光SE設備價值量為2000萬元,則2023-2025年TOPCon激光SE設備市場空間分別為37.1、28.5、21.3億元。
HJT規(guī)劃產(chǎn)能宏大,預計2023-2025年新增產(chǎn)能分別為44/68/82GW,每GW HJT LIA設備價值量在3000萬元,則2023-2025年HJT LIA市場空間分別為13.2、20.5、24.4億元。
XBC路線中,預計 2023-2025年XBC新增產(chǎn)能為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為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?。杭嫒荻喾N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(yōu)勢顯著
激光轉?。≒attern Transfer Printing,PTP)是區(qū)別于傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷、實現(xiàn)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,然后倒置透光基底,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(qū)域的溫度提高使銀漿溶劑蒸發(fā),從而產(chǎn)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(tǒng)絲印,轉印在柵線細化、降低銀耗、提升轉換效率等方面優(yōu)勢更為顯著,或成為下一代N型電池技術的降本利器,甚至替代傳統(tǒng)絲印,帶來生產(chǎn)工藝的革命。我們具體分析轉印優(yōu)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為電池金屬化工藝升級的優(yōu)化方式之一。2021年絲印制備電極方式占比99.9%,行業(yè)平均細柵寬度一般在32.5μm左右(較2020年的35.8μm下降),當前PERC絲印細柵寬度多為28-30μm。激光轉印可突破傳統(tǒng)絲印細柵的線寬極限,根據(jù)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(jié)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為顯著。
柵線更細帶來PERC電池銀耗量下降已在下游量產(chǎn)線證實。N型TOPCon、HJT等銀耗量較PERC更大,根據(jù)CPIA數(shù)據(jù),2021年PERC正銀耗量行業(yè)平均水平為71.7mg/片,TOPCon正面細柵銀鋁漿(95%銀)平均耗量為75.1mg/片,HJT雙面低溫銀漿耗量約190mg/片。因此通過激光轉印優(yōu)化的銀耗量帶來的成本下降將更為顯著,如若推廣有望加速N型量產(chǎn)進度。
2)在柵線更細的同時,二次轉印可實現(xiàn)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(xiàn)更高的高寬比,帶來電流損耗下降。由此可以減少柵線數(shù)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、污染、劃傷等問題,影響電池生產(chǎn)良率,當前N型硅片薄片化趨勢下隱裂問題將放大。相比之下激光轉印為非接觸式印刷,可有效避免隱裂、劃傷等問題,從而提高電池環(huán)節(jié)生產(chǎn)良率。
此外,激光轉印亦具有印刷高度一致、均勻性優(yōu)良、誤差?。ㄕ`差在2μm)等優(yōu)勢;也能改變?nèi)嵝阅さ牟坌?,根?jù)不同的電池結構,來實現(xiàn)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(yōu)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(jù)CPIA數(shù)據(jù),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(jié)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(jié)約1900萬元,每GW HJT銀漿成本可節(jié)約3300萬元。
根據(jù)CPIA數(shù)據(jù),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%后,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(jié)省計算,每GW HJT銀漿節(jié)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(jié)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游驗證階段,量產(chǎn)線價值量有待持續(xù)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為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(xiàn)
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(jù)電池新增產(chǎn)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,激光轉印為平臺型技術,可應用于各種電池技術,為其最大優(yōu)勢;應用于TOPCon等N型將更大程度發(fā)揮轉印的價值量。因此若轉印的降本增效成果持續(xù)驗證,公司在PERC領域的成功亦有望在轉印中復刻,再度享受行業(yè)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復、剝離等領域
激光修復應用于顯示面板修復領域,可提高面板產(chǎn)品良率。顯示面板生產(chǎn)工藝復雜,在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)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(qū)域顯示不良,面板等級偏低。
顯示面板實際生產(chǎn)過程中,約有5%左右的點缺陷產(chǎn)生。而利用激光產(chǎn)生的高溫,通過激光切割、焊接、暗化等方法將TFT內(nèi)部不良缺陷予以氣化或熔融,使之減輕或消除,為面板激光修復技術,可提升面板產(chǎn)品良率,從而降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
顯示面板行業(yè)常見的激光修復技術手段主要包括:
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:主要目的為亮點 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?;疊M并推動使之覆蓋其他發(fā)光區(qū)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修復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(qū)域時,彩色濾光片的像素會發(fā)射出比其余正常像素更亮的光,從而產(chǎn)生像素亮點。BM修復(Black Matrix Diffusion)主要是利用激光在需要修復的像素的彩膜與玻璃基板間形成間隙,然后用激光將該像素周圍的黑色矩陣進行顆?;幚?,并將生成的黑色顆粒推入上述的間隙中,不斷重復這一過程直至黑色顆粒全部覆蓋在該像素上面。DM修復(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(yōu)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(xiàn)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(fā)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,故藍寶石襯底成為外延生長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(fā)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(yōu)勢特點,激光剝離藍寶石是必要且關鍵的環(huán)節(jié)。
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,并分解形成液態(tài)Ga和氮氣,則可以實現(xiàn)Al2O3 襯底和GaN薄膜或GaN-LED 芯片的分離。
由于激光剝離本質(zhì)上是單脈沖掃描的過程,因此對激光束的均勻度和穩(wěn)定性有極高的要求,更加考驗廠商的制造能力。
5.2 錨定激光修復和剝離技術,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(fā)持續(xù)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(yè)激光技術及設備應用(項目預計總投入約3億元)。公司持續(xù)在顯示面板的激光應用進行深入研究,主要針對LCD/OLED、Mini LED的激光修復和剝離,開展研發(fā)和樣機試制工作。
當前公司與全球消費電子制造企業(yè)、顯示面板企業(yè)已建立長期合作伙伴關系,OLED和Mini LED激光修復取得初步進展,初步樣機已在實驗室進行工藝驗證,Mini LED激光修復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為750臺、900臺、1200臺,毛利率分別為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(yè)務隨之快速增長,2022~2024年收入分別為1億元、1.5億元、2.5億元,毛利率穩(wěn)定在75%。
假設3:消費電子激光加工設備逐步獲得訂單并實現(xiàn)收入,2022~2024年收入分別為500萬元、1000萬元、2000萬元,毛利率為50%~55%。
基于以上假設,我們預測公司2022-2024年分業(yè)務收入成本如下表:
6.2 相對估值
我們選取光伏設備環(huán)節(jié)的四家公司作為可比公司,四家公司2023年平均PE為46倍。公司作為光伏激光設備龍頭,在N型技術迭代背景下競爭優(yōu)勢凸顯。
公司光伏激光技術業(yè)內(nèi)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(huán)節(jié)變革。
我們預計未來三年歸母凈利潤復合增長率為41.19%,給予2023年55倍PE,目標價250.25元。
07 風險提示
1)下游新技術發(fā)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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