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一、激光技術(shù)助力高端制造，光伏行業(yè)效用凸顯

（一）激光加工優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用場(chǎng)景日趨廣泛

激光是一種純色、準(zhǔn)直、高亮、同向、高能量密度的光子隊(duì)列。激光技術(shù)起源于20 世紀(jì)60年代，與原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)并稱20世紀(jì)新四大發(fā)明，享有“最快的刀”、 “最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”等美譽(yù)，廣泛應(yīng)用于材料加工與光刻、通信與光存儲(chǔ)、 科研與軍事、儀器與傳感器等領(lǐng)域。

激光產(chǎn)生于激光器，激光器由增益介質(zhì)、泵浦源、光學(xué)諧振腔組成。根據(jù)海目星招 股說明書，增益介質(zhì)是光子產(chǎn)生的源泉，通過吸收泵浦源產(chǎn)生的能量，使增益介質(zhì) 從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)為不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)，增益介質(zhì)將釋放能量回歸 到基態(tài)這一穩(wěn)態(tài)。在此釋能過程中，增益介質(zhì)產(chǎn)生出光子，且這些光子在能量、波 長(zhǎng)、方向上具有高度一致性，它們?cè)诠鈱W(xué)諧振腔中不斷反射，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終通過 半反射鏡射出激光器，形成激光束。這一形成原理使得激光具有極好的方向性、亮 度、單色性和相干性，能做到將光束限制在幾個(gè)毫弧度立體角內(nèi)，使能量高度集中。

激光加工技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，下游應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。得益于激光出色的特性，激光加工技 術(shù)具備非接觸式加工、熱影響區(qū)小、不受電磁干擾、便于自動(dòng)化控制、幾乎可應(yīng)用 于任何材料、精確細(xì)致、一致程度高、高速便捷等明顯優(yōu)勢(shì)。在材料加工與光刻這 一主要應(yīng)用領(lǐng)域，激光加工技術(shù)便具備切割、焊接、鉆孔、打標(biāo)、雕刻、熱處理、 快速成型、涂覆等多種應(yīng)用方式，下游應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，充分助力制造業(yè)向“光制造” 穩(wěn)步邁進(jìn)。

（二）光伏主旋律降本增效，激光加工契合行業(yè)發(fā)展需求

“531新政”出臺(tái)，降本增效成為光伏行業(yè)主旋律。2018年5月31日，發(fā)改委、財(cái)政 部和能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項(xiàng)的通知》，要求控制需要國家 補(bǔ)貼的普通光伏電站建設(shè)規(guī)模，推動(dòng)光伏發(fā)電補(bǔ)貼退坡。行業(yè)補(bǔ)貼退坡的提前到來 對(duì)光伏組件廠商和光伏電站的競(jìng)爭(zhēng)力提出了更高要求，促使光伏制造企業(yè)產(chǎn)能升級(jí)， 加快新技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)用，從而提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電成本。

激光加工契合光伏行業(yè)發(fā)展需求。光伏行業(yè)降本增效的主旋律下，各光伏制造企業(yè) 對(duì)制造加工的要求越發(fā)提升，傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段在精度、加工效率、可靠性、適 用范圍等諸多方面開始難以適應(yīng)新的生產(chǎn)要求，而激光加工在以上方面均表現(xiàn)出色、 優(yōu)勢(shì)顯著。疊加激光精細(xì)化發(fā)展趨勢(shì)，超快激光不斷迭代升級(jí)，其憑借超短持續(xù)時(shí) 間和超強(qiáng)峰值功率，快速開拓材料超精細(xì)、低損傷和空間3D加工處理的新領(lǐng)域，適 配PERC、TOPCon、HJT等高效電池技術(shù)，與光伏行業(yè)生產(chǎn)需求契合度進(jìn)一步提升。 同時(shí)，激光加工的高柔性非常適合自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)，兩相結(jié)合下不僅能提高生 產(chǎn)質(zhì)量，帶來光伏電池轉(zhuǎn)換效率的一定提升、更逼近理論極限，而且能減少人工成 本、節(jié)約生產(chǎn)空間、優(yōu)化生產(chǎn)布局，促進(jìn)規(guī)模化生產(chǎn)下成本降低。

受光伏行業(yè)青睞，各工藝環(huán)節(jié)持續(xù)滲透。在PERC時(shí)代，激光設(shè)備已經(jīng)在效率提升 和成本節(jié)約上起到重要作用。激光加工技術(shù)目前主要應(yīng)用于消融、切割、刻邊、摻 雜、打孔等環(huán)節(jié)，主要的工藝內(nèi)容包括MWT激光打孔，SE激光摻雜、激光擴(kuò)硼， PERC激光消融，LID/R激光修復(fù)以及激光劃片/裂片等重要作用。

二、專用激光加工技術(shù)：PERC 時(shí)代充分應(yīng)用，新技術(shù)路徑有望延續(xù)

（一）PERC 仍為行業(yè)絕對(duì)主力，N 型新技術(shù)引領(lǐng)未來

理論上，發(fā)電量=年平均太陽輻射總量x電池總面積x光電轉(zhuǎn)換效率，假定太陽輻射保 持不變，光電轉(zhuǎn)換效率的提升將帶來需求電池面積的下降，促進(jìn)降本增效。目前 PERC電池憑借成熟技術(shù)和較低成本，成為行業(yè)絕對(duì)主力，市場(chǎng)占比高達(dá)91.2%， 2021年新建量產(chǎn)產(chǎn)線也以其為主。但是，PERC電池轉(zhuǎn)換效率（目前23%左右）正 逐漸逼近24%的理論極限，未來提升空間有限。而以TOPCon、IBC、HJT為代表的 N型電池轉(zhuǎn)換效率更高，目前量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率在24.0-24.5%左右，理論極限分別可達(dá) 28.5%/28.7%。隨著未來生產(chǎn)上量和工藝突破，成本下行下有望逐步取代PERC電池 成為行業(yè)下一代主流技術(shù)。

（二）PERC：激光開槽設(shè)備居核心地位，可疊加 SE 摻雜等多項(xiàng)技術(shù)

PERC相比常規(guī)光伏電池主要在背面進(jìn)行工藝改進(jìn)。PERC電池全稱為鈍化發(fā)射極和 背面電池，其電池結(jié)構(gòu)從常規(guī)鋁背場(chǎng)電池BSF改進(jìn)而來。根據(jù)《PERC電池?？?， 常規(guī)BSF電池由于背表面金屬鋁膜層中的復(fù)合速度無法降至200cm/s以下，導(dǎo)致到達(dá) 鋁背層的紅外輻射光只有60-70%能被反射回去，極大程度限制了轉(zhuǎn)換效率提升。 PERC通過在電池背面附上介質(zhì)鈍化層，阻止載流子在如電池表面與金屬電極的接 觸處等一些高復(fù)合區(qū)域的復(fù)合行為，實(shí)現(xiàn)電損失減少；同時(shí)可以增強(qiáng)電池下表面光 反射，減少光損失，從而帶來約1pct的轉(zhuǎn)換效率提升。此外，SE摻雜、MWT、LID/R 等多項(xiàng)技術(shù)可疊加運(yùn)用于PERC電池，進(jìn)一步提升其光電轉(zhuǎn)換效率。

激光開槽：PERC生產(chǎn)核心技術(shù)，對(duì)應(yīng)激光開槽設(shè)備

PERC電池生產(chǎn)工藝主要新增沉積背面鈍化層、開槽形成背面接觸兩項(xiàng)。PERC電池 與BSF電池最大的區(qū)別在于電池背面用全表面介質(zhì)膜鈍化和局域金屬接觸方式取代 全鋁背場(chǎng)電極，其余較為相似。因此PERC電池生產(chǎn)上和常規(guī)生產(chǎn)流程同質(zhì)性高、 較容易實(shí)施，主要需要在邊緣隔離工序稍作優(yōu)化，并新增沉積背面鈍化層、開槽形 成背面接觸兩項(xiàng)工序。沉積背面鈍化層工序段需新增如PECVD、ALD等背面鈍化處 理設(shè)備，而開槽形成背面接觸工序段需新增開槽設(shè)備。

激光開槽為最優(yōu)解決方案，化解PERC生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn)。根據(jù)帝爾激光招股說明書， 背面電極透過鈍化層實(shí)現(xiàn)微納級(jí)高精度的局部接觸是PERC生產(chǎn)主要技術(shù)難點(diǎn)。加 工過程中，需要保證對(duì)鈍化膜精密刻蝕的同時(shí)，不能損傷到硅襯底材料，否則會(huì)導(dǎo) 致電池轉(zhuǎn)換效率受損。目前產(chǎn)業(yè)內(nèi)主要有光刻、噴墨打印、激光開槽三種解決方案。 其中，光刻多用于實(shí)驗(yàn)室制備，但其工藝復(fù)雜、成本偏高、污染嚴(yán)重的特點(diǎn)限制了 大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可能；噴墨打印技術(shù)需要先制備掩膜再腐蝕掉介質(zhì)層，合計(jì)三 個(gè)工藝步驟，亦較為復(fù)雜。而激光開槽采用高峰值功率激光燒蝕介質(zhì)層，僅需一步 就能形成背面電極和硅片的接觸窗口，大大降低了生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和成本，為最 優(yōu)解決方案。同時(shí)，隨著硅片厚度不斷減薄，激光開槽具備的非接觸式加工、精度 良率高、加工速度快等特點(diǎn)在規(guī)?；a(chǎn)中優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯。

對(duì)應(yīng)激光開槽設(shè)備，行業(yè)應(yīng)用廣泛。憑借顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，激光開槽設(shè)備在光伏行 業(yè)內(nèi)大范圍普及，設(shè)備非常成熟，基本為PERC產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)配置。

SE激光摻雜：PERC標(biāo)配工藝，助推轉(zhuǎn)換效率提升

熱擴(kuò)散制備P-N結(jié)面臨在減少載流子復(fù)合和實(shí)現(xiàn)良好歐姆接觸間如何選擇的矛盾。 光伏電池發(fā)電本質(zhì)在于形成P-N結(jié)，為進(jìn)行制備首先需要對(duì)硅片表面進(jìn)行磷或硼摻雜， 對(duì)應(yīng)形成N+/P+發(fā)射極后，和基底硅片共同形成電池P-N結(jié)。目前主流生產(chǎn)工藝為熱 擴(kuò)散法，對(duì)應(yīng)擴(kuò)散爐設(shè)備。但是，由于擴(kuò)散爐擴(kuò)散的N+（擴(kuò)磷）或P+（擴(kuò)硼）發(fā)射 極為均勻摻雜，只能在輕、重兩種程度中二選一。若選擇輕摻雜，可以減小少數(shù)載 流子復(fù)合，提升短路電流，但會(huì)增大發(fā)射極和柵線電極的接觸電阻。若選擇重?fù)诫s， 可以減少發(fā)射極和柵線電極的接觸電阻，但會(huì)增加少數(shù)載流子復(fù)合，也會(huì)影響效率。

SE摻雜技術(shù)可有效解決輕重?fù)诫s選擇矛盾。SE摻雜全稱為發(fā)射極選擇性摻雜，通過 在光伏電池電極柵線與硅片接觸部位區(qū)域進(jìn)行高濃度磷摻雜，從而降低電極和硅片 之間的接觸電阻；并在電極以外區(qū)域進(jìn)行低濃度淺摻雜，降低表面復(fù)合速率，從而 有效實(shí)現(xiàn)電池的開壓、電流和填充因子改善。SE摻雜技術(shù)兼顧輕重?fù)诫s兩者的優(yōu)點(diǎn)， 有效提高了光電轉(zhuǎn)換效率。

產(chǎn)業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)SE摻雜主要有兩步擴(kuò)散法、光刻掩膜法、絲網(wǎng)印刷電極和激光摻雜法這 四種解決方案。兩步擴(kuò)散法：先對(duì)整個(gè)發(fā)射區(qū)輕擴(kuò)散，再對(duì)電極區(qū)重?cái)U(kuò)散，新增較 多工藝步驟和設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性較差，同時(shí)二次重?cái)U(kuò)散會(huì)帶來雜質(zhì)二次分布，增加非電 極區(qū)的表面復(fù)合，從而降低電池轉(zhuǎn)換效率。光刻掩膜法：本質(zhì)也是兩步擴(kuò)散法的一 種，先對(duì)電極區(qū)進(jìn)行重磷擴(kuò)散，再進(jìn)行第二次輕擴(kuò)散，需引入光刻技術(shù)，導(dǎo)致生產(chǎn) 成本進(jìn)一步增加。絲網(wǎng)印刷電極：一次擴(kuò)散即可達(dá)到選擇性摻雜效果，工藝相對(duì)簡(jiǎn) 化，但局部印刷磷漿會(huì)導(dǎo)致表面擴(kuò)散不均勻，增加表面復(fù)合，從而降低轉(zhuǎn)換效率。

激光摻雜法為最優(yōu)解決方案，成為PERC標(biāo)配提效工藝。激光摻雜法以擴(kuò)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，在光伏電池正表面電極區(qū)域形 成選擇性重?fù)诫s的N++重?fù)诫s區(qū)域。相比前三種解決方案，PERC中SE激光摻雜僅 增加激光掃描一個(gè)工序，無需經(jīng)過多次高溫?cái)U(kuò)散和掩膜工藝就可以形成選擇性發(fā)射 極結(jié)構(gòu)，具備提效明顯、工藝流程簡(jiǎn)單、投入成本低、設(shè)備緊湊、占地面積小、無 污染、與傳統(tǒng)光伏電池生產(chǎn)線兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為行業(yè)主流解決方案。對(duì)應(yīng)激光 摻雜設(shè)備，目前成熟度較高，新建PERC產(chǎn)線均有配備。（報(bào)告來源：未來智庫）

MWT激光打孔：利于PERC轉(zhuǎn)換效率提升，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較少

MWT激光開孔技術(shù)可用于PERC電池，提升光電轉(zhuǎn)換效率約0.4%。MWT全稱為金 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。此設(shè)計(jì)下，光伏電池的正負(fù)電極 點(diǎn)都分布在電池片背面，有效減少了正面柵線的遮光，提高光電轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)能 降低銀漿消耗量和金屬電極-發(fā)射極界面的載流子復(fù)合損失，具備降本增效的功能。

MWT制造工藝中激光打孔為核心步驟。為較好實(shí)施MWT技術(shù)，需選擇穩(wěn)定性最佳 的激光器，性價(jià)比最佳的波長(zhǎng)，調(diào)整恰如其分的功率、頻率、脈寬和光束質(zhì)量等參 數(shù)，從而對(duì)硅片、銅箔和封裝材料做到精準(zhǔn)激光打孔，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的 權(quán)衡。對(duì)應(yīng)CO2激光打孔設(shè)備、微孔UV激光打孔設(shè)備等，由于對(duì)激光技術(shù)要求較為 嚴(yán)格且需要玻璃、背板等廠商進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，因此實(shí)施難度較大，目前產(chǎn)業(yè)化進(jìn) 程較慢。

LID/R激光修復(fù)：降低光致衰減率，提升PERC使用壽命

LID效應(yīng)為PERC最大痛點(diǎn)。根據(jù)晶澳科技《背鈍化電池光致衰減研究》，LID效應(yīng) 即光致衰減效應(yīng)，作用機(jī)理為光照導(dǎo)致?lián)脚餚型硅片體內(nèi)B-O復(fù)合對(duì)形成，捕獲少數(shù) 載流子降低體壽命，B和O含量越高，LID效應(yīng)越嚴(yán)重。而PERC電池采取的背鈍化 技術(shù)雖然大幅降低表面復(fù)合速度，帶動(dòng)電池效率提升，卻也導(dǎo)致受體壽命影響占比 增大，使LID帶來的體壽命降低對(duì)電池效率產(chǎn)生更大負(fù)面影響。根據(jù)隆基樂葉《PERC 電池LID/LeTID原理與控制》，PERC電池初始光致衰減率增大到了5%以上，很大 程度影響其使用壽命。

LID/R激光修復(fù)可降低光致衰減率，因?qū)崿F(xiàn)難度大導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較少。根據(jù)帝爾激 光招股說明書，LID/R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(jià)態(tài)，快速實(shí)現(xiàn)硼氧結(jié)構(gòu)由高活性復(fù)合體轉(zhuǎn)變?yōu)榈突钚栽偕鷳B(tài)，以實(shí)現(xiàn)降 低光致衰減率。其中，激光因高光強(qiáng)、方向性好、能量轉(zhuǎn)換效率高等特性在LID/R工 藝中有較好應(yīng)用效果。但產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)中，LID/R激光修復(fù)需有快速精準(zhǔn)的激光自動(dòng)化 溫控系統(tǒng)及商業(yè)電池面積尺寸的均勻光照能量覆蓋，實(shí)現(xiàn)難度較大，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化應(yīng) 用范圍有限。

（三）TOPCon：激光硼摻雜為重要工藝，未來發(fā)展空間廣闊

TOPCon產(chǎn)線可基于PERC產(chǎn)線改建，N型新技術(shù)中成熟度最高。TOPCon電池全稱 為隧穿氧化層鈍化接觸電池，其主要技術(shù)特征為在N型硅襯底背面增加一層超薄隧穿 氧化層，再沉積一層高摻雜多晶硅薄層，最后在其上沉積一層金屬作為電極，三者 共同形成無需開孔的鈍化接觸結(jié)構(gòu)。其中，高摻雜多晶硅薄層和N型硅襯底接觸會(huì)形 成一種特殊能帶結(jié)構(gòu)，使N型硅襯底能帶向下彎曲，降低電子傳輸勢(shì)壘，因此超薄氧 化層可允許多子電子隧穿而阻擋少子空穴透過，使電子和空穴分離、減少復(fù)合，提 高電池的開路電壓和短路電流，從而實(shí)現(xiàn)電池效率提升。工藝上，主要將磷擴(kuò)散替 換為硼擴(kuò)散，新增隧穿氧化層制備、離子注入、退火、單面多晶硅刻蝕四道工序， 減少激光開槽一道工序。根據(jù)賽瑞達(dá)微信公眾號(hào)，從PERC電池轉(zhuǎn)向TOPCon電池， 70%左右的產(chǎn)線可以兼容，設(shè)備投資額較小。

硼摻雜為TOPCon重要工藝，激光摻雜法維持最優(yōu)解決方案。TOPCon相比PERC， 從磷摻雜替換為了硼摻雜。根據(jù)隆基樂葉專利，硼在硅材料中的擴(kuò)散系數(shù)較小，且 硼比磷的激活難度更高，導(dǎo)致硼摻雜工藝難度更大。目前產(chǎn)業(yè)內(nèi)主要有掩膜刻蝕二 次擴(kuò)散法、絲網(wǎng)印刷法和激光摻雜法三種解決方案，均在SE磷摻雜基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)改進(jìn) 以匹配硼摻雜工藝。其中，掩膜刻蝕二次擴(kuò)散法新增步驟和設(shè)備較多，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性 較差；絲網(wǎng)印刷法相較前者更為簡(jiǎn)便，但由于印刷掩膜層對(duì)準(zhǔn)精度不夠，也較少使 用；激光摻雜法依然是硼摻雜環(huán)節(jié)最優(yōu)解決方案，但相較磷摻雜復(fù)雜度提升。

激光硼摻雜主要分為兩種產(chǎn)業(yè)化路徑。（1）一次激光摻雜、兩次擴(kuò)散+清洗：根據(jù) 天合光能CN110299422A發(fā)明專利，工藝步驟主要為首先對(duì)N型硅片進(jìn)行清洗制絨， 隨后進(jìn)行硼擴(kuò)散，推進(jìn)形成高硼表面濃度的P++層，不進(jìn)行氧化過程。之后采用激 光對(duì)柵線區(qū)域進(jìn)行摻雜推進(jìn)，并清洗。由于激光較高能量會(huì)損傷硅襯底，因此需要 放回?cái)U(kuò)散爐進(jìn)行氧化形成選擇性發(fā)射極，結(jié)束后清洗去除背面的BSG和P+層。該產(chǎn) 業(yè)化路徑下，雖然激光摻雜僅使用一次，但需進(jìn)行兩次擴(kuò)散+清洗，導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備投 資額增加，抬升生產(chǎn)成本。

（2）一次擴(kuò)散、一次激光摻雜：根據(jù)正泰太陽能CN112670353A發(fā)明專利，工藝步 驟主要為在N型硅片清洗制絨后以擴(kuò)散方式制備硼摻雜P-N結(jié)，隨后在正表面柵線對(duì) 應(yīng)位置處印刷硼漿并烘干，采用激光對(duì)硼漿區(qū)域進(jìn)行激光摻雜。最后進(jìn)行清洗，去 除硼漿、BSG及PSG等。該產(chǎn)業(yè)化路徑即市場(chǎng)普遍認(rèn)知的一次激光摻雜法，相較前 一種路徑減少一次擴(kuò)散+清洗，生產(chǎn)工藝得到簡(jiǎn)化，設(shè)備投資額偏低。但該路徑技術(shù) 難度大，對(duì)公司技術(shù)實(shí)力要求較高。 目前一次激光摻雜、兩次擴(kuò)散+清洗效果良好、技術(shù)成熟，業(yè)界正逐步發(fā)力研發(fā)一次 擴(kuò)散、一次激光摻雜，進(jìn)展迅速。對(duì)應(yīng)激光硼摻雜設(shè)備有望持續(xù)迭代升級(jí)，打開市 場(chǎng)空間。

（四）IBC：轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)跑，激光開槽助力降本

IBC轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)跑N型新技術(shù)，工藝復(fù)雜掣肘產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。IBC電池全稱為全背電極 接觸晶硅光伏電池，最大特點(diǎn)是將P-N結(jié)和金屬接觸都置于電池背面，使面朝太陽的 電池片正面呈全黑色，無柵線遮擋，增加電池片有效發(fā)電面積，有利于發(fā)電效率提 升。同時(shí)，其背面可以容納較寬的金屬柵線以降低串聯(lián)電阻從而提高填充因子FF， 疊加電池前表面場(chǎng)以及良好鈍化用途帶來的開路電壓增益，使IBC電池?fù)碛辛烁咿D(zhuǎn)換 效率。根據(jù)CPIA，2021年IBC電池轉(zhuǎn)換效率已達(dá)24.1%，且在2025年有望實(shí)現(xiàn)25.3% 的高目標(biāo)，光電轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)跑N型新技術(shù)。目前阻礙IBC大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用的主要原 因是其生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜、設(shè)備投資成本偏高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。

激光開槽替代傳統(tǒng)光刻掩膜法，助力IBC電池降本。IBC電池核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)為在電池 背面制備呈叉指狀間隔排列的P+區(qū)和N+區(qū)，以及在其上面分別形成金屬化接觸和柵線。背面?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)工藝為光刻掩膜法制結(jié)，成本較高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，目前產(chǎn) 業(yè)內(nèi)提出采用激光開槽技術(shù)進(jìn)行替代。激光開槽技術(shù)的基本過程是采用高強(qiáng)度脈沖 激光將電池表面按設(shè)定的區(qū)域整體挖低，在被挖掉的區(qū)域和沒有被挖掉的區(qū)域之間 通過陡峭的側(cè)壁進(jìn)行分離，接著用化學(xué)腐蝕液去除激光造成的損傷部分，解決了全 背電極制作過程中如何將同時(shí)位于后表面的正負(fù)電極有效分開的難題。該技術(shù)助力 IBC生產(chǎn)工藝大幅簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)高效降本。

（五）HJT：LIA 可提升轉(zhuǎn)換效率，有望隨 HJT 滲透打開市場(chǎng)

HJT生產(chǎn)工藝大幅簡(jiǎn)化，激光設(shè)備仍有一席之地。HJT全稱為本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池， 是一種利用晶體硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型光伏電池。根據(jù)《高效太陽電池 技術(shù)及其核心裝備國產(chǎn)化進(jìn)展》，HJT電池結(jié)構(gòu)由N型單晶襯底、光照側(cè)P型氫化非 晶硅層、背面?zhèn)萅型氫化非晶硅層以及兩側(cè)透明電極和集電極構(gòu)成，其對(duì)稱結(jié)構(gòu)可以 獲得較低表面復(fù)合速度，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換效率。生產(chǎn)工藝上，HJT核心工藝主要 分為清洗制絨、非晶硅沉積、TCO膜制備、絲網(wǎng)印刷四步，相比PERC大幅簡(jiǎn)化。 其產(chǎn)線與原PERC產(chǎn)線兼容度低，對(duì)原PERC激光設(shè)備需求較小，但新增LIA鈍化設(shè) 備和HJT匹配度高，激光設(shè)備仍可在產(chǎn)線內(nèi)具備一席之地。

激光LIA技術(shù)助力HJT轉(zhuǎn)換效率提升。根據(jù)帝爾激光官網(wǎng)，LIA即光誘導(dǎo)退火。作用 機(jī)理為HJT電池中α-Si：H/c-Si界面存在大量界面態(tài)（Si懸掛鍵），在光照的情況下對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱退火，可有效減少界面態(tài)（Si懸掛鍵）密度，降低界面復(fù)合，從 而提高非晶硅鈍化效果，主要表現(xiàn)為Voc和FF提高，帶動(dòng)光電轉(zhuǎn)換效率提升。目前 產(chǎn)業(yè)中常用激光加工實(shí)現(xiàn)LIA，即通過超高功率激光照射HJT電池片，產(chǎn)生大量光生 載流子改變?chǔ)?Si：H中氫的價(jià)態(tài)，使α-Si：H/c-Si界面復(fù)合降低，能提升HJT電池的 Voc，并能改善TCO層導(dǎo)電性能，降低Ag/TCO的接觸電阻，從而提高HJT電池的FF。

激光LIA技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，對(duì)應(yīng)LIA鈍化設(shè)備成長(zhǎng)空間較大。根據(jù)帝爾激光公開調(diào)研紀(jì) 要，激光LIA技術(shù)除了可以提升HJT轉(zhuǎn)換效率，還可以降低暗衰減，提升HJT使用壽 命。并且對(duì)比其他鈍化技術(shù)，激光LIA修復(fù)可保持穩(wěn)定，而其他技術(shù)的效率提升會(huì)隨 時(shí)間回落，技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著。對(duì)應(yīng)LIA鈍化設(shè)備已有成熟產(chǎn)品推向市場(chǎng)，有望隨HJT滲 透逐步打開市場(chǎng)空間。

三、通用激光加工技術(shù)：促進(jìn)光伏電池降本增效

（一）激光轉(zhuǎn)?。航当驹鲂黠@，未來價(jià)值量有望提升，成長(zhǎng)空間廣闊

N型電池目前仍面臨成本高、技術(shù)不完全成熟等問題，激光設(shè)備及技術(shù)創(chuàng)新協(xié)助降 本空間廣闊。盡管N型技術(shù)路線具備效率高，潛力大等諸多優(yōu)勢(shì)，但是成本較高仍然 是行業(yè)核心痛點(diǎn)。TOPCON和HJT的單瓦成本分別比PERC高13%和33%；TOPCON 和HJT的單瓦非硅成本較PERC高32%和88%。其中由于N型電池雙面上漿，其漿料 和靶材成本顯著高于PERC。

激光轉(zhuǎn)印在降低銀漿耗量，提高轉(zhuǎn)換效率角度優(yōu)勢(shì)顯著，有望成為下一代主流技術(shù) 及激光設(shè)備。電池金屬化是光伏晶硅電池的必須工藝步驟，光伏行業(yè)目前最大的技 術(shù)變革是從P型轉(zhuǎn)向N型電池，其中金屬化技術(shù)也對(duì)應(yīng)變化。根據(jù)帝爾激光2021年12 月29日投資者關(guān)系記錄表披露，目前綜合幾種技術(shù)來看，激光轉(zhuǎn)印的優(yōu)勢(shì)非常明顯， 有望成為主流技術(shù)之一。

激光轉(zhuǎn)印主要通過更細(xì)柵線實(shí)現(xiàn)降本增效。激光轉(zhuǎn)印相較傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷主要優(yōu)勢(shì)在 于：（1）激光轉(zhuǎn)印柵線更細(xì)，現(xiàn)可做到18微米以下漿料節(jié)省30%，在PERC上已得 到論證，在TOPCON、HJT等路線上的節(jié)省量有望更高；（2）印刷高度一致性、均 勻性優(yōu)良，誤差在2μm，低溫銀漿也同樣適用；（3） 可以改變?nèi)嵝阅さ牟坌?，?據(jù)不同的電池結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)即定的柵線形狀，改善電性能；（4）激光轉(zhuǎn)印為非接觸 式印刷，可以避免擠壓式印刷存在的隱裂、破片、污染、劃傷等問題。同時(shí)，未來 硅片薄片化趨勢(shì)，薄片化會(huì)帶來更多隱裂問題，激光轉(zhuǎn)印由可以有效解決類似問題。

激光轉(zhuǎn)印技術(shù)有望明顯降低銀漿耗量，大幅節(jié)約漿料成本。根據(jù)帝爾激光2021年12 月28日公告的投資者溝通材料，現(xiàn)在PERC電池的銀漿耗量約15mg/w，TOPCon略 高為10-20mg/w，HJT為25-30mg/w,幾乎是PERC的兩倍。由于N型電池的柵線更寬， 疊加雙面用漿的特性，因此銀漿節(jié)約量會(huì)較PERC更大。根據(jù)公司2021年12月29日 投資者關(guān)系活動(dòng)材料，公司已經(jīng)可以做到18微米以下漿料節(jié)省30%，在PERC上已 經(jīng)得到論證，在TOPCon、HJT等路線上的節(jié)省量會(huì)更高。

激光轉(zhuǎn)印具備通過縮短?hào)啪€的寬度，降低柵線遮光面積從而提高光電轉(zhuǎn)換效率的可 能。根據(jù)《Finger metallization Using Pattern Transfer PrintingTechnology for c-Si Solar Cell》論文中顯示，激光轉(zhuǎn)印的1-4組較絲網(wǎng)印刷相比，柵線寬度均有明顯下 降。在保持柵線數(shù)量相同的組1-2中，試驗(yàn)轉(zhuǎn)換效率的最優(yōu)記錄與平均值均比絲網(wǎng)印 刷有所提高，平均提高0.07%-0.09%。而柵線寬度更細(xì)，柵線數(shù)量更多的組3-組4轉(zhuǎn) 換效率相對(duì)則更低，核心原因是更細(xì)的柵線增加了串聯(lián)電阻，從而影響了填充因子 和轉(zhuǎn)換效率。因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，激光轉(zhuǎn)印具備通過降低柵線寬度提升轉(zhuǎn)換效率 的可能，但是也會(huì)因?yàn)檫^細(xì)的柵線提高串聯(lián)電阻，從而影響轉(zhuǎn)換效率，核心在于對(duì) 柵線寬度、數(shù)量的合理把握。

目前進(jìn)展：激光轉(zhuǎn)印技術(shù)在IBC和TOPCON中已有量產(chǎn)整線樣機(jī)計(jì)劃。目前激光轉(zhuǎn) 印在傳統(tǒng)PERC路線上已得到效果論證，在IBC和TOPCON兩大技術(shù)路線中處于已交 付工藝樣機(jī)驗(yàn)證并已有2家頭部客戶有交付量產(chǎn)線樣機(jī)計(jì)劃，距離產(chǎn)業(yè)化又邁進(jìn)一步。 在HJT路線上仍處于研發(fā)階段。激光轉(zhuǎn)印技術(shù)作為行業(yè)顛覆性技術(shù)，未來有望率先 在IBC和TOPCON兩大技術(shù)路線中率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

激光轉(zhuǎn)印的強(qiáng)功效、銀漿的有效節(jié)約決定其有望擁有較高價(jià)值量?？紤]到激光轉(zhuǎn)印 技術(shù)較傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷優(yōu)勢(shì)顯著，未來有望替代絲網(wǎng)印刷成為主流的印刷技術(shù)。從價(jià) 值量角度，PERC路線下絲網(wǎng)印刷設(shè)備的單GW價(jià)值量大約在2000萬左右，IBC和HJT 由于絲網(wǎng)印刷工藝難度更大，單GW價(jià)值量更高，約為3000萬/4000萬左右?？紤]到 激光轉(zhuǎn)印無論是在銀漿節(jié)約還是轉(zhuǎn)換效率上均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷，且前期技術(shù) 研發(fā)投入巨大，因此我們判斷激光轉(zhuǎn)印的單位價(jià)值量有望略高于傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷設(shè)備。

謹(jǐn)慎假設(shè)下，激光轉(zhuǎn)印設(shè)備的價(jià)值量仍較傳統(tǒng)消融和摻雜環(huán)節(jié)提升明顯。由于激光 轉(zhuǎn)印技術(shù)尚無量產(chǎn)訂單，因此暫無官方定價(jià)參考。并且考慮到前期技術(shù)替代風(fēng)險(xiǎn)和 廠商接受度的不確定性，我們謹(jǐn)慎假設(shè)激光轉(zhuǎn)印設(shè)備的價(jià)值量與絲網(wǎng)印刷一致—— 即 在 PERC/IBC/HJT 三 種 路 線 下 ， 保 守 預(yù) 計(jì) 激 光 轉(zhuǎn) 印 單 GW 價(jià) 值 量 分 別 為 2000/3000/4000萬，則相較于傳統(tǒng)激光消融與硼摻雜設(shè)備（約1000萬/GW價(jià)值量） 有數(shù)倍的價(jià)值量提升。從激光設(shè)備占總設(shè)備投資比例角度看，激光轉(zhuǎn)印設(shè)備價(jià)值占 比在10%-14.3%之間，也顯著高于PERC時(shí)代約7%的占比。（報(bào)告來源：未來智庫）

（二）無損激光劃裂：適配高效組件技術(shù)，提升組件輸出功率

光伏發(fā)電最終目標(biāo)在于降低LCOE，組件端亦可明顯增益。目前，產(chǎn)業(yè)內(nèi)主要有雙 面/雙玻、半片、疊瓦、多主柵等高效光伏組件技術(shù)，可在既有電池效率下，在組件 封裝環(huán)節(jié)提升組件輸出功率或增加其全生命周期中單瓦發(fā)電量，從而降低LCOE。其 中，半片和疊瓦技術(shù)鋒芒漸露。

（1）半片組件：半片組件是指將電池對(duì)切后串聯(lián)起來的技術(shù)，因電池片面積減小一 半，電流降為原來1/2，串聯(lián)電阻引起的內(nèi)部損耗降低為整片電池的1/4，進(jìn)而提升 組件功率。因高效光伏電池輸出電流更高，組件封裝損耗大于常規(guī)電池，將半片技 術(shù)應(yīng)用于高效光伏電池后增益效果也更加明顯。

（2）疊瓦組件：疊瓦組件是指將太陽能電池在優(yōu)化柵線設(shè)計(jì)后切成多個(gè)小片，然后 將每小片以類似導(dǎo)電膠的方式疊加串聯(lián)，通過串并聯(lián)的方式做成組件，令電池間的 縫隙降到最低，因此在同樣的單位面積中可以鋪設(shè)更多電池，增加組件輸出功率。

激光劃裂為核心生產(chǎn)工藝，無損技術(shù)逐步成熟。目前，光伏行業(yè)常規(guī)劃裂技術(shù)為激 光燒蝕配合機(jī)械掰片。雖然激光加工本身的顯著優(yōu)勢(shì)已經(jīng)大幅度降低對(duì)光伏電池的 損傷，但由于采用機(jī)械掰片這一外界力，仍會(huì)導(dǎo)致掰片后光伏電池的切割道出現(xiàn)明 顯毛刺。而半片和疊瓦組件工藝流程均從激光劃裂開端，劃裂的成果好壞直接影響 著組件輸出功率，常規(guī)劃裂技術(shù)不再適用，新型無損激光劃裂技術(shù)應(yīng)需而生。根據(jù) 《全自動(dòng)太陽電池?zé)o損傷激光劃裂機(jī)的設(shè)計(jì)》，無損激光劃裂核心原理為利用激光 熱應(yīng)力控制材料斷裂。首先在光伏電池邊緣加工1個(gè)超小槽口，然后使用激光進(jìn)行局 部快速加熱，形成激光光斑，同時(shí)利用設(shè)備配套的冷卻裝置對(duì)進(jìn)行局部冷卻，不均 勻溫度場(chǎng)誘發(fā)熱應(yīng)力產(chǎn)生，使光伏電池發(fā)生斷裂；斷裂會(huì)隨著激光照射及后續(xù)冷卻 的移動(dòng)軌跡從最初的超小槽口開始穩(wěn)定擴(kuò)張，最終完成對(duì)光伏電池的切割。

無損激光劃裂優(yōu)勢(shì)顯著，有望成為行業(yè)新一代主流技術(shù)。無損激光劃裂技術(shù)具備截 斷面干凈、不存在損傷點(diǎn)、加工產(chǎn)生的硅粉塵數(shù)量少、抗彎強(qiáng)度保持不變等特點(diǎn)， 解決了常規(guī)激光劃裂造成的電池片損傷問題，能將切片前后電池性能損失降到最小， 助推組件輸出功率提升。對(duì)應(yīng)無損激光劃裂設(shè)備，帝爾激光、海目星、奧特維等多 家公司已推出成熟產(chǎn)品，隨著半片、疊瓦等高效光伏組件技術(shù)市場(chǎng)份額持續(xù)提升， 相關(guān)設(shè)備有望持續(xù)放量。

四、光伏激光設(shè)備行業(yè)空間測(cè)算：受益技術(shù)進(jìn)步和價(jià)值量提升，行業(yè)空間廣闊

光伏設(shè)備行業(yè)空間估算：總體來看，光伏激光設(shè)備的市場(chǎng)空間，主要受到上 游電池片產(chǎn)能擴(kuò)張速度、不同技術(shù)路徑擴(kuò)產(chǎn)結(jié)構(gòu)、單GW投資額、相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用滲 透率四大核心因素影響。 全球新增光伏裝機(jī)量：預(yù)計(jì)2025年達(dá)到300GW，21-25年CAGR為15.3%。我們主 要依據(jù)CPIA官方預(yù)測(cè)的樂觀、保守兩種情形平均值作為我們對(duì)于全球新增光伏裝機(jī) 量的核心假設(shè)。

全球電池片產(chǎn)能：預(yù)計(jì)2025年達(dá)到700GW，21-25年CAGR為15.3%。全球電池片 產(chǎn)能除了與新增光伏裝機(jī)量相關(guān)，還與容配比、產(chǎn)能利用率有關(guān)。對(duì)于容配比，由 于2020年10月23日國家能源局發(fā)布的《光伏發(fā)電系統(tǒng)效能規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》） 中規(guī)定，容配比從過去的1:1正式解禁，一類地區(qū)最佳容配比約在1.2左右，二類地 區(qū)在1.4左右，三類地區(qū)最高可達(dá)1.8，因此我們假設(shè)未來全國平均容配比在1.4左右。 對(duì)于產(chǎn)能利用率，我們認(rèn)為技術(shù)變化加劇會(huì)加速淘汰落后產(chǎn)能，導(dǎo)致產(chǎn)能利用率的 回落，從2018-2020年全球電池產(chǎn)能利用率下行中已經(jīng)有所體現(xiàn)，因此我們預(yù)計(jì)產(chǎn) 能利用率穩(wěn)定在60%左右。

技術(shù)路徑假設(shè)：預(yù)計(jì)未來幾年的擴(kuò)產(chǎn)技術(shù)路徑主要以TOPCon/HJT/IBC為主，PERC 技術(shù)路線顯著減少。我們的假設(shè)主要依據(jù)CPIA在《2021光伏技術(shù)路線圖》中預(yù)計(jì) 2030年幾種技術(shù)路徑存量占比，HJT（約占36.7%）/TOPCON（約占32.2%）/IBC （約占5%）將領(lǐng)先，因此未來擴(kuò)產(chǎn)的主要技術(shù)路線將為幾種具備顯著效率優(yōu)勢(shì)的新 技術(shù)路線為主。 單GW設(shè)備投資額：投資額角度HJT>IBC≈TOPCON>PERC，且保守預(yù)計(jì)每年同比下降10%。根據(jù)CPIA，以及隆基等光伏龍頭企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)公告，我們預(yù)計(jì)不同技術(shù)路線 的投資金額，整體來看新技術(shù)的單GW投資由于技術(shù)難度大，電池效率高等因素，投 資額相較PERC更大。

設(shè)備滲透率：根據(jù)前文第三章第一節(jié)分析，由于激光轉(zhuǎn)印技術(shù)較傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷優(yōu)勢(shì) 顯著，能幫助客戶大幅優(yōu)化銀漿耗用，從而節(jié)約生產(chǎn)成本、提 高轉(zhuǎn)換效率，我們認(rèn)為激光轉(zhuǎn)印設(shè)備的行業(yè)滲透率有望逐步提升。參考此前激光設(shè) 備在PERC時(shí)代作為新技術(shù)，最終成為行業(yè)主流的技術(shù)路徑，滲透率終值較高。預(yù) 計(jì)2025年激光轉(zhuǎn)印設(shè)備滲透率在TOPCon/HJT/IBC滲透率在保守/樂觀情形下分別 達(dá)到40%/60%。由于PERC技術(shù)路線銀漿耗用較小，預(yù)計(jì)PERC技術(shù)路線下激光轉(zhuǎn) 印滲透率較其他路線更低，預(yù)計(jì)2025年設(shè)備滲透率在保守/樂觀情形下分別達(dá)到 30%/40%。

其他光伏激光設(shè)備行業(yè)空間測(cè)算：2025年其他光伏激光設(shè)備行業(yè)體量保守/樂觀 情形下，分別有望達(dá)到18.8/24.3億元，21-25年CAGR分別達(dá)到22.3%/33.1%。 與激光轉(zhuǎn)印不同，傳統(tǒng)光伏設(shè)備價(jià)值量相對(duì)更低；雖然激光設(shè)備在新工藝的應(yīng) 用有一定變化，但較激光轉(zhuǎn)印來說研發(fā)難度更小，客戶接受度更高，因此我們 假設(shè)新技術(shù)的滲透率初始值也比激光轉(zhuǎn)印更高，且新的激光設(shè)備也需要經(jīng)歷滲 透率逐步提升的過程。

從滲透率角度，根據(jù)前文分析，PERC時(shí)代中主流的激光技術(shù)路徑，在TOPCon、 HJT、IBC新技術(shù)路徑下延續(xù)性較強(qiáng)，且帝爾激光在部分技術(shù)路徑中已經(jīng)取得批 量訂單/中試訂單。 因此假設(shè)其他光伏激光設(shè)備的設(shè)備滲透率起始值和終值略高于激光轉(zhuǎn)印。具體 來看，在TOPCon路線下，我們預(yù)計(jì)2025年其他光伏激光設(shè)備的滲透率在保守/ 樂觀情形下有望達(dá)到40%/70%；在HJT和IBC技術(shù)路線下，我們預(yù)計(jì)2025年其 他光伏激光設(shè)備的滲透率在保守/樂觀情形下有望達(dá)到60%/70%。而PERC技術(shù) 路徑非常成熟，滲透率繼續(xù)保持高位。

結(jié)合激光轉(zhuǎn)印與其他激光設(shè)備應(yīng)用，我們認(rèn)為光伏激光設(shè)備合計(jì)規(guī)模在2025年 保 守 / 樂 觀 情 形 下 有 望 達(dá) 到 44.2/70.9 億元， 21-25 年 CAGR 分別達(dá)到 31.3%/47.7%。2025年，保守和樂觀情形下，激光設(shè)備占總設(shè)備投入的比例分 別達(dá)到9.6%/15.4%，較2021年的占比7.2%明顯提升，主要原因?yàn)榧す庠O(shè)備在 光伏電池片生產(chǎn)領(lǐng)域功能和重要性不斷提高，光伏激光設(shè)備單GW價(jià)值量的提升、 以及各項(xiàng)技術(shù)使用滲透率提高。

未來行業(yè)規(guī)模仍較大程度受新技術(shù)變化影響，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。盡 管激光設(shè)備在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用前景良好，使用的范圍和環(huán)節(jié)逐步增加的趨勢(shì)相 對(duì)確定；但是具體到行業(yè)規(guī)模量化角度，我們認(rèn)為技術(shù)研發(fā)到成熟應(yīng)用過程中 的不確定性較高，設(shè)備價(jià)值量和滲透率兩大核心指標(biāo)仍待持續(xù)觀測(cè)和調(diào)整。