激光器市场发展迅速,光纤激光器成为市场主流产品。
激光器基本原理及分类。激光器是利用受激辐射原理发射机关的器件,主要包括三大功能部件:泵浦源、增益 介质、谐振腔。泵浦源为激光器提供光源,增益介质(也称为工作物质)吸收泵浦源提供 的能量后将光放大,谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路,振腔振荡选模输出激光。激光器种类较多,一般根据其增益介质、输出功率、工作方式和脉冲宽度不同可有多 种分类方式。按增益介质分,可以分成固体激光器、气体激光器、液体激光器以及半导体 激光器。按输出功率分,分为低功率激光器(0-100W)、中功率激光器(100-1,000W)和 高功率激光器(1,000W 以上)。按工作方式分,可分为连续激光器和脉冲激光器。按输出 波长分,可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。
激光技术渗透率高,各行各业应用广泛。激光正从广度和深度两方面日益拓展应用领 域,逐步渗透到国民经济的多个领域,形成了完整的产业链。激光产业链上游主要包括光 源材料、光学元器件及其他组成激光器的材料 ; 中游主要为各种激光器、机械系统、数控 系统,和其他例如电源、散热器、传感器等 ; 下游则是成套的激光加工设备,如激光切割 机、激光焊接设备、激光打标机等。激光产业链的终端应用领域涉及医疗、冶金、石油、 航天、航空、军工、电子、轻工、电池、家电等用途。
激光器市场发展迅速,光纤激光器成为市场主流产品:中国激光器行业飞速发展,2022 年规模达到 150 亿美元。近年来,中国激光器市场规 模一直保持增长趋势,2021 年市场规模达 126.8 亿美元,同比增长 16.22%。由于下游行业 众多且需求旺盛,根据 Laser Focus World 预测,中国激光器行业 2022 年市场规模继续扩 大,预计将达至 150 亿美元。
光纤激光器成为市场主流产品,市场空间广阔。光纤激光器采用掺稀土元素玻璃光纤 作为增益介质的激光器,具有电光转换效率高、高可靠性、散热特性好以及结构简单等优 点。目前中国激光器市场主要以光纤激光器为主导,随着中国制造业逐步向高端化、智能 化转型升级,未来光纤激光器设备在工业领域生产制造的各个环节渗透率不断攀升,根据 《2022 中国激光产业发展报告》预测,2026 年光纤激光器的市场规模将达到 394.73 亿 元,增速维持在 28%左右。

中国本土激光器企业崛起,国产份额进一步提升。激光器国产替代化进程加速,本土激光器企业竞争力显著提升。随着国外疫情持续扩 散蔓延、国内激光器企业技术不断提升以及国内消费电子和新能源市场需求的不断提升, 国内相关产业已逐步从自动化设备国产化继续深化至自动化核心模块国产化,而激光器作 为先进制造的核心器件是本轮国产化浪潮中颇具代表性的核心器件。先前占据全球激光器 市场绝大部分份额的国际巨头例如 IPG 光子、美国相干等在中国的市场份额逐步缩减,以杰普特、锐科激光、创鑫激光为代表的中国激光企业市场份额占有率近年来明显提升。 2021 年,杰普特市场份额达至 5.60%,预计未来中国激光器企业占据的市场份额会进一步 扩大。
2.1、激光设备广泛应用于锂电池加工环节,2025年市场规模可达130亿元
锂电池产业蓬勃发展,2025 年出货量可达 1747GWh。据中汽协统计数据显示,2022 年我国新能源汽车持续爆发式增长,产销量分别为 705.8 万辆和 688.7 万辆,同比分别增长 96.9%和 93.4%,市场渗透率提升至 25.6%,相较于去年增长了超 12 个百分点,预计未来渗 透率会进一步提升。新能源汽车行业的飞速发展推动动力电池出货量大涨。储能是新能源 发展的关键要素,是新型电力系统的重要组成部分,在双碳目标下,新型储能产业具有良 好发展前景,锂电储能作为储能最主要的形式也将迎来大发展。根据 GGII 数据显示,预计 2025 年中国锂电池出货量可达 1747GWh,是 2022 年出货量的 2.67 倍。
激光技术广泛应用于锂电加工程序。激光技术具有高效精密、灵活、可靠稳定、焊材 损耗小、自动化和安全程度高等优点,在锂电池加工程序中被广泛应用于焊接、切割和清 洗等环节。(1)激光切割:激光切割技术可应用于锂电池制造过程中的极耳切割成型、极片分切 以及隔膜分切等工序,相比模切容易引发的电池过热、短路、爆炸等各类危险问题,激光 切割具有精确度更高、运营成本较低等优势,有助于电池生产提效降本。
(2)激光焊接:在动力电池领域,激光焊接应用工艺包括:①极片制作工段——前 段:激光切割工艺应用于极片及隔膜分切环节。②电芯组装工段——中段:激光焊接工艺 应用于壳体、顶盖、密封钉、极耳等焊接环节。③后处理工段——后段:电池PACK模组 时的连接片焊接。 (3)激光清洗:激光清洗被广泛用于极片制造、电芯制作以及电池组装3个主要动力 电池生产制程中。在极片激光清洗中,采用激光清洗金属箔不仅能提高清洗过程的效率、 节约清洗资源,而且可以建立清洗过程数据实时监控,有效提高极片批量生产的一致性。
受益于锂电池产业蓬勃发展,锂电激光设备市场有望达到 130 亿元。2019 年-2021 年,中国锂电激光设备从 42 亿元,大幅增长到 74 亿元,复合增速高达 32.73%。受益于新 能源汽车渗透率持续提升、锂电储能应用加速推广,根据中金企信国际咨询预测,到 2025 年中国锂电激光市场有望达到 130 亿元,2019 年-2025 年复合增速将达 20.72%。

2.2、光伏产业持续高景气度,带动激光设备需求
激光技术被广泛运用在光伏加工领域,激光设备将成为钙钛矿产线标配。激光技术被广泛运用在光伏加工领域。光伏技术路线主要包括 PERC、TOPcon、 HJT,IBC 以及钙钛矿等。各种光伏技术路线,在电池片前道、电池片后道以及组件加工环 节,都需要使用激光技术。激光设备将成为钙钛矿产线标配。钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导 体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池。它具有光电转换效率高、制造成 本低、轻质化等优势,材料吸光性更好,相较于晶硅电池有更高的转换效率和更低的生产 成本;钙钛矿电池技术目前处于较为早期的态势,未来还有很大的发展空间。激光划线和 清边是钙钛矿太阳能电池制备过程中的必要工序,预计未来激光设备将成为钙钛矿产线标 配:
(1)激光划线:激光划线可以产生更细的划线区域,目前激光划线已逐渐取代其他划 线方法成为主要的划线方法。激光划线 P1 工艺为通过激光设备分割底部的 TCO 衬底。激 光划线 P2 工艺为划开空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层。激光划线 P3 工艺为去除部分 功能层以分割相邻子电池的正极。 (2)激光清边:激光清边 P4 工艺为封装前的清理工艺,利用激光技术清除掉电池边 缘的沉积膜,本工艺相对较为成熟,同样可以应用于薄膜电池。
光伏产业景气度持续,拉升带动光伏激光设备高需求。我国新增光伏发电装机量持续提升,光伏行业景气发展拉升光伏激光设备高需求。 2017 年-2022 年,全球光伏新增装机量呈现快速增长趋势,从 2017 年的 95.08GW 增长至 2022 年的 230.00GW,五年间复合增长率达 19.32%。根据中国光伏协会 CPIA 预测下,乐 观情况下 2023 年全球新增装机将最高上升到 330GW。2022 年,我国光伏发电新增装机量 达 87.41 吉瓦,同比增长 59.3%,再创历史新高。在光伏市场的需求驱动以及“双碳政策” 的大力支持下,光伏行业保持强劲发展势头,激光器及激光加工设备在光伏领域的需求量 随之大幅上升。