本文作者：阿东
2022年，由于受到新冠疫情反复出现、国际局势动荡、原材料价格上涨等多重因素的影响，对我国的经济环境造成严重冲击。工业激光在经历了多年的高速增长之后，放缓了增长的脚步。从各激光上市企业财报数据来看，大部分企业都出现业绩及利润双双下滑的情况。相较于在消费电子市场和金属加工市场所遭受的冲击和挑战，动力电池、光伏等新能源行业生机勃勃，有望成为激光应用领域的下一个关键市场。
激光成为光伏晶硅电池效率提升的“制胜法宝”
根据中国光伏行业协会统计数据显示，在“双碳”政策的推动下，2022年我国光伏市场发展势头良好。2022年1-10月，我国光伏新增装机同比增长98.7%，规模已刷新历年同期光伏新增装机量的历史纪录，累计装机容量达到约3.6亿千瓦。
随着产业链上游硅料的价格回落，以及储能配套机制的日益健全，需求将得到充分释放，预计2023年国内光伏新增装机将超过120GW，同比增长29.7%。预计2023年全球光伏新增装机需求将达到320-360GW，同比增长33.3%，亚太、欧洲、美国是主要增量市场。长期来看，全球咨询机构Wood Mackenzie预计2022-2031年全球光伏并网装机容量将以年均8%的速度增长。光伏进入全面退补时代，“增效降本、科技创新”是光伏行业永恒的主旋律。目前PERC电池片转换效率已到天花板。N型电池技术迭代加快。根据权威测试机构德国哈梅林太阳能研究所测算，PERC、HJT、TOPCon三种类型电池技术理论极限效率分别为 24.5%，28.5%，28.7%（双面）。相比于PERC电池，HJT、TOPCon等N型电池片具有更高的转换效率、降本空间更大、双面率高、温度系数低、薄片化等潜力优势，成为了后PERC时代的替代者。2023年N型电池片将迎来快速发展期，性价比是各方面关注的核心。过去的一年里，相较于HJT还需要通过解决金属化的低温银浆用量问题和硅片减薄进行降本，IBC电池的技术难度高，工序繁多、良率不高等弊端，TOPCon电池与PERC电池的制备工艺流程相似，可直接升级，技术和设备上相对成熟的性价比和技术成熟度都更为领先，因此迎来了TOPCon大规模快速发展的元年，是占据市场比例最高的新一代电池技术。已落地的TOPCon产能超过55GW，远超HJT电池和IBC电池。在产能布局方面，国内新增建设和规划中的TOPCon电池产能已超350GW， HJT电池产能规划超150GW，IBC电池产能规划超60GW，随着头部厂商在先进技术领域的投入不断加大，势必将为配套设备厂商提供更为广阔的市场空间。
BIPV助推薄膜电池产业发展，激光成为“必备武器”
薄膜太阳能电池主要指在玻璃衬底上表面涂覆多层材料，在受到太阳光照射后，能够将光能转化为电能。薄膜电池相较于晶硅电池，具有温度系数低、弱光性好、热斑效应弱、制备工序简短、美观可灵活定制等诸多优点，能够同建筑材料很好得相结合，应用场景丰富。当前晶硅电池在我国技术发展成熟，光电转化率高且经济性明显，占据了光伏市场的绝大部分份额。我国薄膜电池在主流场景下，与晶硅电池相比有劣势。但在“双碳”目标的指引下，发展绿色低碳建筑成为必然趋势。去年国家政府部门围绕BIPV出台了一系列含有具体目标的文件，鼓励行业发展，各地方补贴政策纷纷落地，建筑央企的高调入局，也向市场传递了积极信号。随着BIPV的推进，将会为薄膜电池提供良好的发展契机，未来有望占据一席之地。激光在薄膜电池的制造过程中，发挥着决定性的作用，由于薄膜层厚通常只有微米级别，甚至纳米级别，因此具有高光束质量的超短脉冲和高脉冲能量的激光特别适合这类应用。在整个制造过程中，激光将电池结构化并连接成模块，并对模块进行相应的刻蚀处理，进而保证所需要的绝缘性能。通常情况下一片薄膜电池组件的制备需要P1、P2、P3、P4四道必备的激光工序，有的还需要P0和P5工序对组件进行打码和图形化。根据华安证券数据，2022/2023年光伏激光设备市场总量分别为22.46亿/43.39亿元。同比增长34%、93%，随着光伏N型电池片产能放量和新技术不断迭代，光伏激光设备需求还将不断增长。从光伏电池发展历程来看，PERC发展初期，核心技术和产能主要被国外厂商主导。随着国家相关政策及专项补贴的陆续出台，吸引了大批新兴参与者布局，不断加大先进技术研发投入，国内PERC产能实现反超，领先全球。
自2018年开始，随着国家光伏补贴的不断减少，在平价上网、碳中和、碳达峰、节能减排等因素驱动下，一方面PERC电池进入爆发式发展阶段，另一方面HJT、TOPCon、IBC等新型晶硅电池和钙钛矿薄膜电池等新型电池技术不断萌芽和发展，市场需求爆发叠加新旧产能、技术迭代，势必将吸引大批激光厂商进入该领域。从光伏激光设备布局来看，目前国内厂商主要集中在TOPCon-激光SE设备方面。作为国内MOPA激光器领先厂商，杰普特多年来不断拓展下游应用场景，在光伏领域很早就开始布局，从组件往电池片激光加工方面拓展，在PERC、TOPCon、钙钛矿电池等领域均有突破，并成功取得头部客户认证和批量采购，在即将到来的新型光伏电池投产浪潮中抢占先机！2021年8月，杰普特为大正微纳定制的全球首套柔性钙钛矿膜切设备通过验收并投入使用，其生产效率和成品效果均达到预期，为柔性钙钛矿薄膜量产储备了技术经验和工艺基础。2022年10月，杰普特在激光光源研发方面再获突破，实现TOPCon SE激光一次硼扩的激光光源研发并完成交付，可实现近无损、高效率掺杂，能有效提高电池效率，为光伏行业头部设备商客户提供高效的激光硼掺杂解决方案。除此之外，杰普特M8系列激光器，在保持原有系列的性能基础上，对脉冲峰值功率与光束质量进行了重点优化，在高功率工作条件下可保持优异的光束质量，峰值功率可达50KW，搭配自主研发的3D振镜和打标软件系统，可实现不同厚度光伏玻璃方形孔、槽型孔等不同形状的玻璃钻孔功能。近几年间，“内卷”成为国内激光产业谈论的最多的话题，但是相对国内光伏产业的内卷程度而言，只能说是小巫见大巫了。尽管国内光伏产业已有20多年发展历程，期间也诞生了130多家上市公司，备受资本市场的关注，更有众多跨界新玩家不断入局，但是一轮接着一轮的产业洗牌，破产倒闭的现象屡见不鲜。这也为想要布局光伏产业的激光厂商敲响了警钟，光伏产业未来市场前景虽然很美好，但是也存在诸多风险和挑战。抛开资本市场的热捧，光伏产业本质上仍是一个技术驱动的市场，不断提升电池发电效率、降低制造成本是行业发展的底层需求。由于材料特性的限制，每一种光伏电池技术路线都存在发电效率的天花板，这就需要产业界不断投入研发新技术，引入新的制造工艺，才能满足市场应用需求。另外，光伏产业受外部环境及各地政策影响较大，可能存在短期不确定性的风险。从产业链布局来看，不同电池片技术的应用，对光伏产业链的影响深远，所配套的光伏产业链上下游资源可能大相径庭。截止目前，光伏电池的单多晶之战已然结束，“N”替代之战已拉开序幕。究竟哪一种电池技术将引领未来万亿市场，整个业界尚无定论。对于国内激光企业而言，面对光伏市场快速增长的激光加工设备需求，应避免金属加工领域一哄而上的情况。作为新兴的应用市场，光伏加工设备技术门槛更高，对于加工工艺的精细程度和稳定性要求更加严苛，传统的“小作坊”模式无法满足电池效率提升及技术迭代的需求。这也要求激光企业投入更多资源用于技术预研及产品研发，以配合光伏客户新产品迭代和量产的需求。2023年，随着疫情防控的放开，全球激光产业供应链势必将逐步恢复。然而，充满不确定的外部环境，也使得下游应用需求恢复充满挑战。在节能减排的大趋势下，以动力电池、光伏等为代表的新能源产业将成为激光产业未来关键的市场之一。国内激光厂商需要把握住这一难得机遇，正如杰普特一样，不断加大应用生态投入，与头部客户产品发展深度融合。随着“国产替代”的不断深入，国内激光产业在光伏领域还将实现一个又一个技术突破，真正主导产业发展浪潮！
