【MFC推荐】激光产业发展及在新能源行业中的应用

作为20世纪以来继原子能、计算机、半导体之后的一大重要发明，如今激光在显示、切割、医疗、军事等诸多领域上都有着重要应用，被誉为“最快的刀”、“最准的尺”和“最亮的光”。

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激光起源与发展

1917 年，爱因斯坦提出受激辐射概念，之后的 40 年时间激光技术在理论上逐步走向成熟；

1960 年第一台红宝石激光器诞生，之后各类激光器层出不穷，行业进入应用拓展阶段；

20 世纪后，激光行业进入快速发展阶段，根据《中国激光产业发展报告》，2010-2020 年中国激光设备市场规模由 97 亿元增长至 692 亿元，CAGR 约 21.7%。

激光加工在加工效率和质量上优势明显，制造业转型升级推动行业发展。激光加工是将激光聚焦于被加工物体上，使物体加热、融化或气化，从而达到加工目的。

目前制造业周期处于景气阶段，工业机器人、金属切削机床等销量保持在较高水平，激光行业处于需求旺盛阶段。

激光加工设备产业链

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激光典型应用场景

激光被广泛应用于材料加工与光刻、通信与存储、科研军事、医疗美容等领域，其中材料加工与光刻应用占比最高。

激光切割

随着生产的发展和新工艺的应用，零件形状越来越复杂，对切割质量和切割工艺规范的选取提出了更高要求，激光切割设备渗透率提升带动市场规模持续增长，2013-2019 年激光切割设备 CAGR 为 26%。

在制造业转型升级的背景下，激光切割市场快速发展，根据 Ofweek 产业研究院数据，2013-2019 年中国激光切割设备市场规模由 66 亿元增长至 266 亿元，CAGR 为 26.15%。

激光焊接

焊接素有“工业裁缝”之称，是工业生产中非常重要的加工手段。相比于传统焊接技术，激光焊接具有效率高、变形小、可达性好等一系列优势，而且激光焊接几乎是唯一一种在宏观和微观两个维度均能进行高效焊接的技术。

根据观研天下数据，焊装工艺装备占汽车制造装备投资的比例约为 25%，根据国家统计局数据，2017 年汽车整车制造设备工器具购置固定资产投资为 1030 亿元， 则汽车整车制造中焊接装备市场约为 250 亿元。

2019 年国内激光焊接市场规模为 101.3 亿元， 仅汽车领域就有广阔的增长空间，激光焊接潜在增长空间巨大。

激光清洗

激光清洗是利用窄脉宽、高功率密度的激光作用于待清洗物表面，在快速光振动、汽化、分解和等离子体剥离等机理的共同作用下，使污物脱离基底，实现表面清洗。

传统清洗多为化学药剂和机械方法清洗，高效 环保优势推动激光清洗对于传统清洗的替代。

根据前瞻网数据，2019 年全球工业清洗市场规模 为 468 亿美元，而激光清洗产值约 6.14 亿美元，占比仅 1.5%，发展潜力巨大。

激光熔覆

激光熔覆在设备再制造领域前景广阔。激光熔覆是通过同步或预置材料的方式，将外部材料 添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固形成包覆层的工艺方法。

激光熔覆在设备再制造领域前景广阔，以激光熔覆在工程机械应用为例，据不完全统计，预计 2020 年的工程机械报废量将高达 120 万台，以液压挖掘机为例，每年淘汰的数量预计为 10-15 万台，如果有 40%进入再制造，那么每年液压挖掘机的再制造量将达到 4-6 万台，而液压支架立柱通过激光熔覆修复后使用寿命是电镀修复的 6 倍以上，激光熔覆在设备再制造领域前景广阔。

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激光在新能源领域的应用发展

1、锂电：新能源车快速发展，激光锂电设备需求旺盛；

新能源车大势所趋，锂电设备需求旺盛。

随着全球电动汽车渗透率的提升，锂电池供需将出现缺口，根据 SNE Research 预测，到 2023 年，全球电动汽车对动力电池的需求达 406 GWh，而动力电池供应预计为 335 GWh，供需缺口约 18％，到 2025 年，供需缺口将扩大到约 40％。在此背景下，锂电池厂商纷纷扩产，锂电设备需求旺盛。

锂离子电池在安全性、一致性、密度等方面要求较高，对生产设备和加工工艺要求严格。激光加工在加工效果和效率上优势明显，目前已广泛应用于锂电池生产的前段、中段、后段，具体包括焊接、切割、清洗等。

激光焊接设备在动力电池厂商投入中的占比约 5-15%。考虑到激光切割、清洗、标记等在锂电池制造中均有广泛应用，假设激光加工设备在锂电池制造中的占比为 25%。

根据以下假设对锂电领域激光设备市场空间进行测算：

（1）2021-2025 年中国汽车销量以 2%的速度平稳增长；

（2）2025 年中国新能源车渗透率达到 20%；

（3）单车电池装机容量平稳增长；

（4）动力锂电池厂商产能利用率逐步提升；

（5）锂电设备投资额逐步下降至 2.3 亿元 /GWh；

（6）假设锂电设备中激光设备占比为 25%。

根据测算，2021-2025 年中国锂电领域激光设备平均每年的市场规模超过 70 亿元。

2、光伏：碳减排下光伏装机快速增长，光伏激光设备需求旺盛；

碳减排下光伏装机需求旺盛，激光加工在太阳能电池生产中应用广泛。

降本增效是太阳能电池生产的核心诉求，激光加工技术因为其精度高、零接触等原因，在太阳能电池生产的消融、切割、刻边、掺杂、打孔等工艺流程取得重要应用。

行业快速发展下，光伏激光设备需求旺盛。

我们根据以下假设对我国光伏领域激光设备市场规模进行测算：

（1）中国光伏年度新增装机规模参照 CPIA 保守与乐观数据的中值；

（2）假设行业产能利用率维持在 70%；

（3）假设 PERC 新建产能占比逐步下降至 0%，TOPCon 和 HJT 新建产能占比逐步上升；

（4）根据 CPIA 数据，2020 年 PERC、TOPCon、HJT 单位产能投资额分别为 22.5 万元/MW、27 万元/GW、45-55 万元/GW，假设之后年度单位产能设备投资额逐步下降；

（5）根据帝尔激光公布的机构调研公告，1GW 电池生产线需要配置的激光 SE 设备大约 5-10 台，需要配置的激光 PERC 消融设备大约 5-8 台，1GW 对应的设备占比为总投资额的 8%-10% 左右。

我们假设激光加工设备在光伏电池设备中的占比为 10%。

根据测算，2025 年国内光伏激光设备市场规模将达到 32 亿元。

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激光产业发展看点

短期来看：激光切割设备巨大的替代市场+迭代市场使得其仍将是市场主力军，锂电池和光伏行业对激光设备的需求将贡献重要的增量市场;

中期来看：激光焊接设备和激光清洗设备在整个工业领域渗透率较低，但技术的发展使其在工业生产中的优势已逐步显现，二者的增量值得期待;

长期来看：激光能够持续为复杂微纳加工提供解决方案，同时也是3D打印设备重要的能量源，激光加工设备在这些前沿领域将不断打开新市场，打造长坡厚雪赛道。

文章来源：

《行业 | 激光“简史”：技术革新与前沿应用齐飞》奥趋光电

《国民工业增长引擎：一文带你洞悉激光产业发展简史》 瞻研究

《激光设备产业深度研究》资本市场50人论坛

【行业专题报告】激光加工设备行业深度：“激”荡六十年，世纪之“光”引领先进制造新时代》东北证券

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