先进制造行业周报：钙钛矿产业化渐近，激光设备需求有望高增

钙钛矿产业化渐近，激光设备需求有望高增 行业评级：增持 分析师：邹润芳 证券执业证书号：S0640521040001 研究助理：闫智 证券执业证书号：S0640122070030 分析师：卢正羽 证券执业证书号：S0640521060001 研究助理：唐保威 证券执业证书号：S0640121040023 行业报告：先进制造行业周报 2023年2月12日 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 股市有风险入市需谨慎 重点推荐：奥联电子、航锦科技、华伍股份、德龙激光、金辰股份、天通股份、捷佳伟创、双良节能、高测股份、天准科技、联赢激光、科德数控 核心个股组合：奥联电子、航锦科技、华伍股份、协鑫能科、双良节能、西子洁能、德龙激光、联赢激光、骄成超声、东威科技、奥特维、罗博特科、高测股份、宇晶股份、百利科技、至纯科技、先导智能、杭可科技、星云股份、天宜上佳、迈为股份、捷佳伟创、金辰股份、禾望电气、科威尔、绿的谐波、埃斯顿 本周专题研究：钙钛矿为第三代太阳能电池，具有转换效率高、生产成本低等优势，其核心设备包括镀膜设备、涂布设备、激光设备及封装设备。激光设备在钙钛矿制备中主要用于P1、P2、P3激光划线及P4激光清边，而激光划线的能量和精度等影响钙钛矿从小面积电池到大面积组件的效率转化，因此激光设备的热控制、精度等要求较传统光伏激光设备更为苛刻。钙钛矿产业化逐渐加速，据我们测算，若钙钛矿渗透率到2030年达到50%，则钙钛矿设备供应市场空间将突破1000亿元，其中激光设备约229亿元。投资方面，钙钛矿渗透率提升将带动激光设备快速放量，技术领先、具备激光器等核心部件自产能力的企业将获取竞争优势，建议关注德龙激光、杰普特、大族激光等。 重点跟踪行业： 锂电设备，全球产能周期共振，预计21-25年年均需求超千亿，国内设备公司优势明显，全面看好具备技术、产品和规模优势的一二线龙头； 光伏设备，设备迭代升级推动产业链降本，HJT渗透率快速提升，同时光伏原材料价格下降有望刺激下游需求，看好电池片、组件设备龙头； 换电，2025年换电站运营空间有望达到1357.55亿元，换电站运营是换电领域市场空间最大的环节，看好换电站运营企业； 储能，储能是构建新型电网的必备基础，政策利好落地，发电、用户侧推动行业景气度提升，看好电池、逆变器、集成等环节龙头公司； 半导体设备，预计2030年行业需求达1400亿美元，中国大陆占比提高但国产化率仍低，看好平台型公司和国产替代有望快速突破的环节； 自动化，下游应用领域广泛的工业耗材，市场规模在400亿左右，预计2026年达557亿元，看好受益于集中度提高和进口替代的行业龙头； 氢能源，绿氢符合碳中和要求，光伏和风电快速发展为光伏制氢和风电制氢奠定基础，看好具备绿氢产业链一体化优势的龙头公司； 工程机械，强者恒强，建议关注行业龙头，看好具备产品、规模和成本优势的整机和零部件公司。 钙钛矿：第三代太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池是利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，化学式为ABX3结构（如CaTiO3），通过改变A、B、X三种离子的种类和混合比，可以达到带隙从1.17-3.11eV之间的连续调控。2009年钙钛矿电池提出时转化效率仅为3.8%，经过十多年发展，目前NREL记录的钙钛矿最高实验室效率已达25.7%，即钙钛矿仅通过十余年就几乎追赶上晶硅电池半个世纪所取得的效率。 生产流程较短，可通过一条产线实现原材料到组件的制备。钙钛矿电池包括常规的n-i-p或倒置的p-i-n结构，以p-i-n结为例，从上到下依次为透明导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、背电极，制备工艺为在玻璃层向上镀膜，最终通过封装测试完成钙钛矿电池制作。钙钛矿电池的核心设备包括镀膜设备、涂布设备、激光设备及封装设备，相较于晶硅电池由硅料、硅片、电池厂、组件的多厂组合生产结构，钙钛矿电池产线可在一家工厂完成，缩短流程的同时也降低了生产成本。 图表：钙钛矿型薄膜太阳能电池结构图表：钙钛矿电池生产工艺流程及对应设备 序号 工艺步骤 所需设备 1 制备CTO PVD/RPD 2 磨抛 磨边机 3 清洗 清洗一体设备 4 制备CTL层 PVD 5 P1激光 激光设备 6 制备钙钛矿层 涂布机/ALD 7 制备CTL层 PVD 8 P2激光 激光设备 9 制备背电极 PVD 10 P3激光 激光设备 11 测试分选 检测设备 12 清边 清边机 13 封装层压 层压设备 14 检测 检测设备 激光设备在钙钛矿制备中主要用于P1、P2、P3激光划线及P4激光清边。1）激光划线：钙钛矿模组的制备过程中，P1、P2、P3激光划线的目的是将钙钛矿电池分割成多节子电池，前一个电池的金属电极与后一个电池的ITO相连，形成串联电池，从而增大电压；2）激光清边：制作钙钛矿电池过程中印刷或涂布的各个层级存在差异，利用激光刻蚀在边缘清理出1-10mm的区域，保证各层级的一致性。 钙钛矿产业化难点之一为小面积电池到大面积组件的效率损失，对激光加工的热控制、精度要求苛刻。钙钛矿电池中FTO对光纤激光或绿光吸收较好，传统的光伏电池激光加工工艺难以适用，催生激光设备新需求。当前激光刻蚀过程中造成效率损失的原因包括：1）激光刻蚀P2时，激光刻蚀能量对钙钛矿活性层造成损伤；2）激光刻蚀P3时，钙钛矿层再次暴露于环境中受到氧气、水分等破环；3）P1最外侧与P3最外侧之间不能发电，故称为死区，死区面积增大导致串联电阻增大、并联电阻减小，而死区面积与加工精度密切相关。综上，激光设备的热控制、精度成为推动钙钛矿产业化发展的关键因素，也是激光设备厂竞争的核心。 图表：激光划线制备钙钛矿电池模块示意图图表：钙钛矿串联PSMsP1-P2-P3刻蚀及活性和死区面积的示意图 钙钛矿产业化加速，多企业进行产能布局。钙钛矿电池有着高效率、低成本和对环境影响较小的特点，是近年来具有高效率低成本的光伏技术之一，已逐渐成为世界光伏研究领域的重点方向，逐步由实验室走向工厂实现产业化。2022年12月8日，机电光能150MW钙钛矿产线投产，成为目前全球产能最大的钙钛矿产线，项目总投资超过2亿元。多家企业对钙钛矿行业进行布局，奥联电子力争5年内形成8GW钙钛矿装备和2GW钙钛矿电池组件生产能力；宁德时代于2022年10月公布一批钙钛矿专利；纤纳光电于2022年年初投资建设的100MW钙钛矿规模化产线建成投产，2022年公司规划GW级生产线建设，有望2023年投产；宝鑫科技钙钛矿项目计划于2023年完成实验室建设，2024年进入中试阶段。随着钙钛矿电池技术发展，度电成本逐步降低，未来钙钛矿电池有望应用于BIPV、分布式电站、集中式电站等多元化场景。 序号 时间 公司 内容 1 2022年7月 宝鑫科技 公司钙钛矿项目将于2023年年中完成实验室建设，预计2024年进入中试阶段，5年内会完成钙钛矿异质结电池叠层量产的目标 2 2022年7月 杭萧钢构 子公司合特光电计划于2022年底投产首条晶硅薄膜+钙钛矿叠层电池的中试线，目标转化率在28%以上，应用于BIPV 3 2022年10月 纤纳光电 于2022年年初投资建设的100MW钙钛矿规模化产线建成投产，目前公司正在规划GW级生产线建设，有望2023年投产 4 2022年10月 宁德时代 公布了其“钙钛矿太阳能电池的制备方法、用电设备”的专利，启动钙钛矿中试线 5 2022年12月 极电光能 150MW钙钛矿产线投产 6 2022年12月 奥联电子 计划2023年50MW钙钛矿中试线投产，2024年600MW钙钛矿装备和120MW钙钛矿电池组件生产线投产，力争5年内形成8GW钙钛矿装备和2GW钙钛矿电池组件生产能力。 图表：多企业进行钙钛矿行业产能布局 钙钛矿相关市场空间广阔，关注激光等核心设备供应商。根据测算，若钙钛矿渗透率到2030年达到50%，则全球潜在空间约8800亿元，而钙钛矿设备供应市场空间将突破1000亿元；按照激光设备在设备投资额中占比20%测算，则钙钛矿激光设备2025年市场空间约20亿元，2030年市场空间约229亿元。 相关标的：钙钛矿为第三代太阳能电池，其渗透率提升将带动相关激光设备需求快速增加，技术领先、具备激光器等核心部件自产能力的企业将获取竞争优势，建议关注领先布局的钙钛矿激光设备供应商：德龙激光、杰普特、大族激光等。 图表：钙钛矿渗透率及市场空间测算 年份 2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E 全球年发电量(万亿瓦时) 29460 30488 31552 32653 33793 34972 36193 37456 38763 yoy 3.5% 3.5% 3.5% 3.5% 3.5% 3.5% 3.5% 3.5% 3.5% 光伏发电量/全球发电量 4.3% 5.3% 6.8% 8.5% 10.5% 12.5% 14.5% 16.8% 19.0% 全球光伏年发电量(万亿瓦时) 1252 1616 2130 2776 3548 4372 5248 6281 7365 全球光伏年利用小时数h 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 全球光伏累计装机量(GW) 1078 1408 1868 2402 3057 3668 4406 5258 6073 全球光伏新增装机量(GW) 229 330 460 533 656 611 737 852 815 容配比 1.32 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 1.44 1.46 1.48 全球组件需求量(GW) 303 443 626 736 918 868 1062 1245 1206 价格（元/W） 1.9 1.8 1.7 1.7 1.6 1.6 1.5 1.5 1.5 全球组件市场（亿元） 5602.1 7745.9 10642.0 12214.1 14869.4 13707.4 16352.1 18669.0 17603.2 钙钛矿渗透率 0% 0.3% 1% 3% 5% 10% 20% 30% 50% 钙钛矿产品市场(亿元) 23 106 366 743 1371 3270 5601 8802 yoy 0% 358% 244% 103% 84% 139% 71% 57% 钙钛矿最低产能(GW) 1 6 22 46 87 212 373 603 钙钛矿新增产能(GW) 1 5 16 24 41 126 161 229 单GW钙钛矿设备投资额(亿元) 9 8 7 6 5 5 5 5 5 钙钛矿设备市场空间(亿元) 11 36 100 127 204 628 805 1147 yoy 227% 177% 27% 61% 207% 28% 43% 钙钛矿激光设备市场空间（亿元） 2 7 20 25 41 126 161 229 yoy 227% 177% 27% 61% 207% 28% 43% 光伏设备：1）HJT多项目落地，光伏设备企业技术持续突破，需求与技术共振，推动光伏产业高景气增长。建议关注：迈为股份、捷佳伟创等。2）光伏产业链价格调整将会使产业链利润重新分配，同时刺激下游需求，有望引导整个产业链向好发展。在产业链调整的过程中，看好以下几个方向：靠近下游的电池组件、电站运营环节；非硅辅材、耗材环节；光伏设备等。建议关注：双良节能、奥特维等。 锂电设备：从新技术带来新需求、扩产结构性加速度和打造第二成长曲线等角度出发筛选公司，2023年重点推荐以下方向：1、新技术：①复合集流体从0到1加速渗透，推荐关注相关设备商东威科技、骄成超声；②若大圆柱渗透率提升，激光焊接等环节有望受益，推荐关注联赢激光；2、锂电储能：2023年或成为国内大储高增速元年，重点关注电池、逆变器、温控、消防等环节；3、主业拓