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文檔簡介

異質(zhì)結(jié)降本訴求迫切,電鍍銅發(fā)展恰逢其時銀漿在異質(zhì)結(jié)非硅成本中占比高,降本訴求迫切銀漿成本占異質(zhì)結(jié)電池非硅成本的以上是降本空間最大的部分T電池由N型硅片、非晶硅薄膜、透明導(dǎo)電層、金屬電極構(gòu)成,由于非晶硅薄膜只能在0攝氏度以下的低溫環(huán)境中制備因此高溫?zé)Y(jié)的金屬化工藝不適合用于HT電池目前HT行業(yè)均采用樹脂固化的低溫銀漿制作電池電極,銀漿用量和價格均大幅高于RC和OCo,目前銀漿成本占據(jù)HT非硅成本絕大部分占比%以上HT銀漿成本高昂由量價兩方面影響。量低溫銀漿不經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)低溫工藝下電極殘留的其他成分導(dǎo)致電阻率偏高導(dǎo)性能偏差故須增大銀漿用量進(jìn)而降低電阻同時HT為雙面結(jié)構(gòu)且雙面都需要用純銀不像RC電池背面可用銀鋁漿,所以HT電池銀耗量較高。據(jù)-ech數(shù)據(jù),2年HJT電池銀耗量為在-2mgW左右,大幅高于RC電池銀耗量1mgW和OCon電池銀耗量1mgW。價低溫銀漿技術(shù)目前為日本供應(yīng)商壟斷國產(chǎn)化率較低目前低溫銀漿較高溫銀漿價高出近0元k。圖表:2年不同電池技術(shù)銀漿耗量比 圖表:2年T電池非硅成本構(gòu)成m/w0 864

銀漿人工電力

靶材折舊20PERC

TOPCon

HJT

其他化學(xué)試劑

%資料來源:PVTch官網(wǎng), 資料來源:CPA,PVTc,銀漿成本高昂是導(dǎo)致異質(zhì)結(jié)成本高于RC與OCon的最主要因素異質(zhì)結(jié)電池對于降低銀漿成本的訴求迫切。根據(jù)我們測算,當(dāng)下HT電池金屬化成本約為3元W,較OCon/PRC銀漿成本分別高出約7/.09元W是HT成本高于RC與OCn的最主要原因,銀漿降本是當(dāng)前T產(chǎn)業(yè)化最迫切任務(wù)。圖表:T電池與Pon電池非硅本構(gòu)成非硅成本單位OPonJT...靶材元.0..折舊元.0..電力元.0.....其他化試劑元.0..良率%%9%%非硅成合計考慮)元.0..資料來源:CPA,預(yù)測電鍍銅應(yīng)運而生,為終極去銀化降本手段。當(dāng)前時點,降銀技術(shù)路線百花齊放,0B、銀包銅、電鍍銅、鋼板印刷、激光轉(zhuǎn)印等金屬化工藝革新層出不窮,其中、銀包銅進(jìn)展較快,但存在可能導(dǎo)致電池效率下降等問題,且無法擺脫稀有金屬銀的資源約束。電鍍銅為完全去銀突破性技術(shù),通過在基體金屬表面通過電解方法沉積金屬銅制作銅柵線,收集光伏效應(yīng)產(chǎn)生的載流子。跟傳統(tǒng)技術(shù)相比,主要差異在于銅電鍍技術(shù)使用銅做電極而不是銀,進(jìn)而實現(xiàn)完全無銀化,具有廣闊發(fā)展前景。電鍍銅與JT配適性更好,具備大規(guī)模上量JT基因理論上RC、OCo、HJT等均能適用電鍍銅,但電鍍銅于HT匹配度更高,具備大規(guī)模上量的基因:HT電池銀漿耗量大電鍍銅帶來的降本空間更大T銀漿中使用有機樹脂替代高溫銀漿中的有機助劑,使得低溫銀漿的導(dǎo)電性能變?nèi)?,因此需要耗用更多的銀漿。與HT漿降本相比,RC因單面用銀、銀漿耗量少,電鍍銅帶來的非硅成本下降有限,使用電鍍銅性價比不高。HT電池最外層的TO膜可以很好地阻擋銅向硅層的擴散。銅作為一種重金屬,在加電場的情況下,會向硅層加速擴散,擴散后的銅會在硅片內(nèi)部形成復(fù)合中心,進(jìn)而降低電池片的轉(zhuǎn)換效率為了阻擋銅向硅層的擴散需要在銅和硅層之間沉積一層阻擋層而電池最外面的TCO膜正是一種理想的阻擋層故無需再新增工序相比來看Cn電池需要預(yù)先鍍鎳防止銅易擴散到硅中,需要新增工序,進(jìn)而推升電鍍銅成本。HJT雙面結(jié)構(gòu)與銅電鍍技術(shù)更適配HT作為一種對稱結(jié)構(gòu)的電池雙面均需柵線在外界存在溫度變化時兩面同時存在應(yīng)力作用相互抵消,銅柵線更不容易剝離,因此對于銅電鍍工藝更友好;而如果用在單面電池上,則需要對柵線的高度和寬度以及附著力提出不同的要求。電鍍銅兼具降本與提效優(yōu)勢,有望成為T金屬化終局技術(shù)提效:柵線導(dǎo)電性更好高寬比更優(yōu),電鍍銅較銀漿可提效0.305%與傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷,以及銀包銅、鋼板印刷等金屬化方案比,電鍍銅具有提升發(fā)電效率的獨特優(yōu)勢。我們預(yù)計電鍍銅較銀漿可以提效%-0.5%,其原理是銅電鍍可以減少電學(xué)損失和光學(xué)損失:導(dǎo)電性更好銅電鍍制備的柵線為純銅柵線導(dǎo)電性比銀柵線更好銅電鍍工藝制備的銅電極是純銅,由銅離子還原生成,純銅的電阻率接近純銀。而低溫銀漿或銀包銅漿料是銀粉和有機物等的混合物,導(dǎo)電性略差于純銅,且銀漿電極的電阻率是銅電鍍電極的-5倍,因此銅電鍍柵線的導(dǎo)電性能更好;高寬比更優(yōu)銅電鍍柵線可實現(xiàn)更優(yōu)的高寬比減少電池片表面遮光面積提高電池效率銀柵線所用的漿料在固化或燒結(jié)時在重力作用下會向兩邊塌陷進(jìn)而增加遮光面積而銅電鍍柵線是銅離子沿著掩膜開口位置向上還原制備而成,柵線寬度在圖形化環(huán)節(jié)已經(jīng)確定,沒有銀柵線的塌陷問題,可做得既窄又高。隨著印刷技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)下銀柵線的細(xì)柵寬度在m左右,而電鍍銅柵線可實現(xiàn)m,進(jìn)而降低柵線遮光帶來的光學(xué)損失。圖表:常見金屬與O的比接觸電阻 圖表:電鍍電極與絲印電極與O的接觸 資料來源:俞健,29,《硅異質(zhì)結(jié)太陽電池接觸特性及銅金屬化研究》,

資料來源:俞健,29,《硅異質(zhì)結(jié)太陽電池接觸特性及銅金屬化研究》,圖表:銀柵線與銅柵線對比材料價柵線寬銀柵線銀~600元-0m銅柵線銅~60元-0m優(yōu)勢直接材料成本低柵線窄,高寬比高,降低遮光面電阻率1μΩ.cm.μΩ.cm銅電阻率低效率提升.%-.%電池效率提升資料來源:宗軍,21《銅柵線高效異質(zhì)結(jié)技術(shù),降本:以“銅”代“銀,預(yù)計量產(chǎn)成本可基本追平0銀包銅方案預(yù)計電鍍銅中試線成本優(yōu)于傳統(tǒng)全銀漿方案,大規(guī)模量產(chǎn)后成本基本追平BB銀包銅方案。銅價只有銀價的約百分之一,使用銅代替銀能有效降低金屬化成本,我們判斷電鍍銅降本可分為兩階段:短期內(nèi)我們預(yù)計電鍍銅中試線在良率達(dá)標(biāo)情況下電鍍銅全工序成本可以達(dá)到13元W,低于當(dāng)前全銀漿方案成本,具備行業(yè)推廣的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ);長期看我們預(yù)計電鍍銅大規(guī)模量產(chǎn)后材料設(shè)備投資均有較大下降空間材料成(電鍍液掩膜銅顯影液等)有望下降至7元W,設(shè)備成本有望下降至-2億W,帶動電鍍銅全工序成本下降至約9元W與電鍍銅主要競爭的金屬化路徑為銀包銅0,我們預(yù)計目前主流HT玩家銀耗已降至-mgW左右,其中主柵m,副柵1m,0B后銀耗將進(jìn)一步下降至1mgW,考慮背面副柵導(dǎo)入%銀含量的銀包銅(暫不考慮正面導(dǎo)入銀包銅正面導(dǎo)入后可能會導(dǎo)致電池效率下降銀耗預(yù)計將下降至mW右,對應(yīng)金屬化成本為8元W理論上BB銀包銅路線僅較電鍍銅成本領(lǐng)先僅1元。實際上,銀包銅漿料價格并非為簡單計算銀含量銀價銅含量銅價形式,由于當(dāng)前銀包銅粉仍由國外廠商壟斷,預(yù)計銀包銅漿料定價將包含較高的技術(shù)溢價,銀包銅漿料降本存在不及預(yù)期可能,這將進(jìn)一步縮減銀包銅路線較電鍍銅路徑的成本優(yōu)勢。隨著電鍍銅量產(chǎn)后成本基本追平銀包銅疊加電鍍銅較銀漿可以提效%-%進(jìn)而攤薄全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)成本的優(yōu)勢,我們認(rèn)為電鍍銅有望成本HT降本增效的終局技術(shù)。圖表:電鍍銅成本測算項目單位傳統(tǒng)絲印銀漿成本電鍍銅中試成本0BB+銀包銅成電鍍銅遠(yuǎn)期量產(chǎn)成本電鍍藥水元00.0300.02掩膜材料元00.0300.02銅種子及顯等元00.0100.01設(shè)備折舊元0.010.040.010.02設(shè)備資億元GW0.41.80.41.1折舊限年5555人工水電元0.010.010.010.01環(huán)保費用元00.0100.01銀成本元0.130.000.070.00銀漿量m/w00銀漿格元kg總成本元/W0.150.130.080.09資料來源:CPA,預(yù)測圖形化和金屬化為電鍍銅核心步驟,當(dāng)前技術(shù)路徑尚未定型電鍍銅工序包括種子層制備、圖形化、金屬化、后處理四大環(huán)節(jié)。目前制備電極柵線的主流方式是絲網(wǎng)印刷,其制作原理為利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料漏印至電池片而后燒結(jié)成型。銅電鍍是利用電鍍的方式在透明導(dǎo)電薄膜(TCO)上沉積金屬銅的電極制備工藝,以電鍍銅柵線代替絲網(wǎng)印刷銀柵線其工藝分種子層制備圖形化金屬化后處理四步。圖表:傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷與銅電鍍工藝流程比資料來源俞健卞劍濤,劉毓成,劉正新.硅異質(zhì)結(jié)太陽電池接觸特性及銅金屬化研究[J.太陽能學(xué)報,0,00:99-14當(dāng)前電鍍銅工藝尚未定性,不同步驟均有多種技術(shù)路徑可以選擇:種子層在透明導(dǎo)電(TC上使用鍍一層銅種子層而后對其進(jìn)行快速燒結(jié)其作用在于為后續(xù)電鍍銅柵線做準(zhǔn)備提高銅柵線和TCO的黏附性設(shè)備主要采用D主要技術(shù)路線包括制備整面種子層、局部種子層和無種子層。圖形化圖形化是決定柵線寬度的核心環(huán)節(jié)直接影響電鍍電池轉(zhuǎn)換效率主要技術(shù)線為掩膜光刻,根據(jù)感光材料不同分為干膜和濕膜,主要技術(shù)分歧在于曝光顯影環(huán)節(jié)選用掩膜類光刻或LDI激光直寫。金屬化使用電鍍機把電池片放入硫酸銅溶液里電解還原銅離子去除掩膜并蝕刻子層,雙面電鍍錫作為抗氧化層。主流路徑為水平電鍍和垂直電鍍,柵線均勻性和良品率是該環(huán)節(jié)的關(guān)注點。后處理去除感光膠層和種子層等通過堿性溶液去除硅片正背面的感光膠層過金屬蝕刻溶液,去除硅片正、背面的銅柵線區(qū)域外的銅種子層。此外,可能會鍍一層金屬錫以起到保護(hù)銅柵線的作用。圖表:銅電鍍工藝環(huán)節(jié)、技術(shù)路徑及相廠商種子層 干膜 Step1掩膜種子層 干膜 Step1掩膜 濕膜 LDI 圖形化 曝光顯影Step2曝光接近式/觸式掩模版曝光投影式Step3顯影化 后處理 羅博特科東威科技捷得寶等利用絲鏤孔和印刮印得到圖/通噴墨機將屬顆粒料打在基面激光開打開膜層圖形工藝步最簡,成低,但線寬和形貌制很難工藝流簡單但激量不易制,適用HJ電池可應(yīng)于C電池1:1成,分率較近距離油墨染掩模,需繁清更換,模版本較高無需掩版,論上可以做很細(xì),但激光成本,且零部件DD被T斷已設(shè)付曝光光經(jīng)模版在光料上成像高精度光束接打光料上曝光成本較,柵寬度達(dá)到電要求成本高碎片高印刷、涂等貼合、壓等邁為&Sundrie太陽井節(jié)約種層備&反本,但重新理TCO與柵線觸附問題備制種層繁,但無需反種子層直接在TO上鍍銅線激光開后局沉積層PVD,反刻子層對感光料進(jìn)去膜,種層通過刻處理去除掩膜和種子層絲網(wǎng)印刷/噴墨打印等激光開槽帝爾激光蘇大維格4:1成,圖比例,成像精細(xì),無頻清更有備出貨芯碁微裝廣信材料福斯特?zé)o種子層局部種子層捷得寶備制種層簡,但需要反種子層整面種子層

技術(shù)特點

商 水平電鍍垂直電鍍VDI光誘導(dǎo)電鍍水平電鍍垂直電鍍VDI光誘導(dǎo)電鍍通過滾水平度電,滾導(dǎo)電形陰極掛鍍,爪夾硅片插入鍍槽可能為片式光照電片并電鍍通,成閉合路完金屬積理論上線均、良、產(chǎn)能,但備設(shè)計難,滾輪退鍍技術(shù)較熟,碎片、柵線均勻、掛鍍點觀和率受,電鍍耗量高設(shè)備產(chǎn)大(做到100整片/)、小、設(shè)正在電投二階段證整面銅子層光導(dǎo)法發(fā)電不適于HJT資料來源:各公司公告,圖表:銅電鍍各環(huán)節(jié)示意圖資料來源:華昇新能源官網(wǎng),種子層:制備金屬電極的預(yù)備環(huán)節(jié)制備銅種子層的主要目的是提升鍍層與TCO之間的附著性與導(dǎo)電性由于銅鍍層與TCO之間附著性較差直接在TCO上電鍍金屬電極極易引起電極脫落銅種子層可以增加銅和TO表面的黏附強度;)電鍍時需要導(dǎo)電,銅種子層用以導(dǎo)電,通電后,電鍍液中的銅離子與電子結(jié)合形成鍍在種子層表面的銅柵線實現(xiàn)銅的生長銅種子層可以提供銅晶核晶核越多后續(xù)鍍銅時的銅結(jié)晶越均勻可以提高電鍍的均勻性因此需要通過技術(shù)在TCO薄膜上電鍍銅種子層來增加電鍍金屬與CO薄膜之間的附著性能。D制備銅種子層工藝路徑已較為成熟種子層制備方法包括物理氣相沉(PD化學(xué)氣相沉積印刷噴涂等目前主流方法為PVD大面積沉積D在電子薄膜沉積領(lǐng)域應(yīng)用已非常成熟光伏行業(yè)內(nèi)可做D設(shè)備的廠商較多如邁為股份捷佳偉創(chuàng)鈞石能源紅太陽等當(dāng)前以正面?zhèn)渲品N子層為主流局部備制種子層無種子層電鍍路線正處于測試階段,有降本潛力:整面制備種子層:即在TCO上整面制備種子層,工序簡單,為當(dāng)前主流路線,代表商如捷得寶。我們預(yù)計D設(shè)備投資在-0萬W左右。此外,由于HT電池本身TCO層備制也需要使用D設(shè)備故銅種子層備制可以與TCO膜層采用同一臺D,通過新增腔體數(shù)量的方式實現(xiàn),進(jìn)而實現(xiàn)成本的節(jié)約(我們預(yù)計新增腔體成本約0萬W,需將OZO靶材更換為銅。局部制備種子層:局部制備可以保障電鍍電極與TCO層高附著力的同時省去種子層蝕步驟,目前太陽井擁有局部制備種子層的專利。無種子層直接電鍍邁為股份與澳大利亞uDrie公司合作在全尺(24.cm)單晶硅異質(zhì)結(jié)電池上獲得了%的光電轉(zhuǎn)換效率。無種子層的金屬化工藝由uDrie在其最新一代電鍍中試設(shè)備上完成,提升了柵線的高寬比(寬度可達(dá)m,高度m)以及整體電鍍速度。圖表:銅電鍍種子層工藝對比工藝選擇 主要優(yōu)點 主要缺點 布局公司整面種子層 可提升TCO層與銅柵線之間的附著力和導(dǎo)電性 整面制備增加了后續(xù)的蝕刻成本;TCO層存在被蝕的風(fēng)險;增加工序、影響良率

捷得寶局部種子層 局部制備種子層后續(xù)無需蝕刻,節(jié)約蝕刻成本、同時避免TCO層被蝕刻;局部種子層可改良接觸無種子層 無需蝕刻節(jié)約蝕刻成本同時避免TCO層被蝕刻保障TCO層的透光率;減少工序,提高良率

局部制備復(fù)雜度較高,步驟繁瑣、增加制備成本 太陽井需另外解決TCO層與銅柵線之間存在的接觸問題 邁為股份(與Snive合作)資料來源:各公司公告,專利之星,圖形化:當(dāng)前激光直寫進(jìn)展較快,投影式掩模版光刻更具發(fā)展空間圖形化是決定柵線寬度的核心環(huán)節(jié)直接影響電鍍電池轉(zhuǎn)換效率圖形化的主要作用是在掩膜上形成柵線圖案從而在后道電鍍工序中能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性沉積其質(zhì)量直接影響電鍍電池的轉(zhuǎn)換效率以及良品率圖形化工藝可分為曝光顯影激光開槽絲網(wǎng)印刷噴墨打印三類當(dāng)前主流技術(shù)路線為曝光顯影,曝光顯影分為掩膜、曝光、顯影三道工序,掩膜、曝光環(huán)節(jié)均有多種技術(shù)路徑:步驟一:掩膜掩膜工序是將抗刻蝕材料涂覆在電池片表面,目的是在電鍍環(huán)節(jié)保護(hù)不需要被電鍍的部分。掩膜工藝路徑在材料端分為干膜濕(濕法干膜由于成本較高目前并未被大規(guī)模用,濕膜工藝為主流。干膜:干膜是一種高分子材料,通過紫外線照射能產(chǎn)生聚合反應(yīng),形成一種穩(wěn)定的物質(zhì)附著于板面,從而達(dá)到阻擋電鍍和蝕刻的功能,其過程是通過貼膜機,干膜可以通過卷對卷熱壓一次在電池雙面覆蓋干膜法的優(yōu)勢在于可以提高電鍍環(huán)節(jié)的均勻性劣勢在于厚度越薄時成本越高,此難以制備更細(xì)的柵線。濕膜:濕膜一般指感光油墨,可對紫外感應(yīng)并固化,主要使用油墨印刷機處理。與干膜相比濕膜工藝的優(yōu)點在于使用耐電鍍油墨制備掩膜可控性強且銅柵線形較好形成的柵線寬度窄;采用噴墨打印或絲網(wǎng)印刷在印刷的過程直接形成柵線圖案,印刷后只需要用紫外或熱烘烤固化完成即可進(jìn)行電鍍;此外,濕膜成本遠(yuǎn)低于干膜,更適合光伏行業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。圖表:銅電鍍圖形化干膜、濕膜工藝流程資料來源:捷得寶官網(wǎng),圖表:銅電鍍圖形化干膜、濕膜工藝比較供應(yīng)鏈濕膜國產(chǎn)化,00元/kg干膜國產(chǎn)化,如福斯特等成本.8元/c1.mm)約.+元/c1.mm)膜厚2μm可調(diào)整-0μm可調(diào)整解析5微米+5微米+塑性開窗直角或正梯形開窗直角資料來源:福斯特、廣信材料官網(wǎng),步驟二:曝光曝光顯影是將所需圖形轉(zhuǎn)移到感光材料上的過程。在采用干膜貼合、濕膜印刷的掩膜工序后需要使用曝光顯影技術(shù)進(jìn)行圖形化(直接激光開槽或噴墨打印可直接圖形化,無需曝光顯影目前曝光顯影選取可采取的工藝方式包括激光直(LserDrectmangLDI和掩膜曝光兩類。LD當(dāng)前LDI產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展較快但核心器件被國外壟斷可能存在供應(yīng)鏈不穩(wěn)定及降本空間有限的風(fēng)險。激光直寫技術(shù)是用計算機控制的高精度光束聚焦投影于掩膜材料上,直接進(jìn)行掃描曝光,無需掩膜板,具有精度較高且沒有掩膜版的消耗的優(yōu)勢。目前直寫光刻產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展更快,芯碁微裝是國內(nèi)LDI設(shè)備的龍頭廠商,2Q4已有LDI設(shè)備出貨,目前μm的銅柵線直寫曝光方案產(chǎn)能達(dá)到0片小時。但激光直寫主要劣勢在于核心部件數(shù)字微鏡器件(DD)由海外企業(yè)德州儀器(T)壟斷,核心零部件被國外壟斷情況下,未來降本空間有限,且在美國制裁中國光伏大背景下,存在供應(yīng)鏈風(fēng)險。掩模版曝光進(jìn)一步分為接近接觸式曝光和投影式曝光,其中投影式曝光具備多重優(yōu)勢,更具發(fā)展空間:接近接觸式掩模版曝光是指光源發(fā)出的光束經(jīng)掩膜版在感光材料上成像圖形等比例曝光,是較為傳統(tǒng)的掩膜曝光方式。掩膜曝光的主要優(yōu)勢在于曝光時,掩膜光刻用一個板對準(zhǔn)曝光即可,相比直寫的掃描所需時間更短。接近接觸式掩膜曝光的劣勢在于掩模版離感光油墨近,被蒸發(fā)的油墨污染后需要頻繁清洗和更換,是耗材屬性,掩膜成本較高。投影式掩模曝光是一種將掩膜板上的圖案通過特定波長的光縮小在感光材料上成像的技術(shù),光照經(jīng)過掩模版后,還需經(jīng)過掩模版下方的光學(xué)鏡頭進(jìn)行修正,與接近接觸式掩曝光,投影式掩模版曝光圖像比例更小,成像更精細(xì)。投影式掩模曝光源自半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù),主要應(yīng)用在芯片、泛半導(dǎo)體領(lǐng)域,精度較高。與接近接觸式掩膜曝光相比,掩模版距離底部電池片距離較遠(yuǎn),不會被污染,此外掩模版是金屬掩模版,不會因為長時間光照而損害。當(dāng)前投影式掩模版產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展較LDI稍慢頭部廠商蘇大維格預(yù)計將于2Q-Q3向下游交付設(shè)備進(jìn)行驗證,待到技術(shù)突破后將更具發(fā)展空間。較于接近接觸式掩模版曝光,投影式掩模版光刻具備精度高掩膜版不會被污染等優(yōu)點相較于DI投影式掩膜曝光核心零部件均可以國產(chǎn)不存在供應(yīng)鏈安全問題并且成本有望優(yōu)于DI此外投影式掩模版曝光可以通過改變掩模版和光學(xué)鏡頭設(shè)計,一次曝光多片,進(jìn)而帶來生產(chǎn)效率高等優(yōu)點,若頭部廠商設(shè)備驗證情況順利,我們預(yù)計未來掩模版曝光技術(shù)將更具發(fā)展空間。圖表:接近接觸式曝光、投影式曝光和直寫光刻工藝示意圖資料來源:芯碁微裝招股書,圖表:圖形化曝光環(huán)節(jié)工藝對比設(shè)備方案接近/接觸式掩膜光刻是否需要掩膜是優(yōu)勢整體曝光速度較快,產(chǎn)能速度可能直寫光刻劣勢掩模版易被污染耗材屬性成本較高精度以滿足電鍍銅線寬要求相關(guān)公司投影式掩膜光刻是精度高,掩膜版不會被污染,可以一次曝光多掩膜版和曝光機的成本較高蘇大維格片,生產(chǎn)效率更高激光直寫光刻(D)否精度高、沒有掩膜版的消耗激光頭成本高,且核心零部件DD被TI壟斷供應(yīng)鏈不穩(wěn)定,降本空間有限芯碁微裝資料來源:邁為、蘇大維格等公司公告,步驟三:顯影顯影是指曝光后用化學(xué)方法去除覆蓋于電鍍位置的掩膜,保留非電鍍位置的掩膜,露出銅柵線位置,從而實現(xiàn)下一步的選擇性電鍍。具體來說,使用顯影液(碳酸鈉)與發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的掩膜區(qū)域進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),生成鈉鹽而被溶解掉,不發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的區(qū)域則不參與反應(yīng)而得以保存該環(huán)節(jié)沿用CB領(lǐng)域的顯影技術(shù)相對較成熟國內(nèi)有多家設(shè)備企業(yè)在領(lǐng)域布局。圖表:顯影工藝示意圖資料來源:華昇新能源官網(wǎng),金屬化:影響量產(chǎn)良率與生產(chǎn)效率的核心環(huán)節(jié),水平電鍍可能更具優(yōu)勢金屬化是銅柵線制備的最終環(huán)節(jié),是影響量產(chǎn)良率的核心因素。金屬化環(huán)節(jié)是在電鍍機的幫助下,利用電解原理,在電鍍液中電解出銅離子,并在圖形化后裸露出的種子層上還原銅離子生長出銅鍍層的過程金屬化環(huán)節(jié)使用的電鍍工藝源自CB電鍍不同之處在于光伏電池對于電鍍的生產(chǎn)節(jié)拍要求快于CB電鍍電鍍機的生產(chǎn)節(jié)拍決定了電鍍效率柵線的均勻性和制備過程中產(chǎn)生的碎片問題決定了銅電鍍的良率。在實際生產(chǎn)中,水平電鍍、垂直電鍍等電鍍工藝的路徑選擇其實是基于電鍍效率與電鍍良率的權(quán)衡。電鍍銅的反應(yīng)原理包括陽極電離、液相傳導(dǎo)、陰極還原三步。電鍍技術(shù)是利用電化學(xué)方法在導(dǎo)電固體表面沉積一層薄金屬、合金或復(fù)合材料的過程,是一種電解過程。其基本反應(yīng)過程為:對硅片和銅板通電,圖形化后的待鍍硅片為陰極,銅板為陽極,硅片和銅板放置在電鍍(硫酸銅溶液中發(fā)生電解化學(xué)反應(yīng)后在陽極生成二價銅離子并溶入溶液中,帶正電荷的銅離子移動到陰極的柵線開口處,發(fā)生還原反應(yīng),銅離子還原成銅金屬附著于銅種子層表面,形成銅鍍層。圖表:光伏銅電鍍示意圖(以垂直電鍍例)????????????→????2+還原金屬銅并產(chǎn)生氫氣???????→2??+2????2++???→??????++???→資料來源:全球光伏公眾號,銅電鍍的方式跟據(jù)電池片的放置及傳送方式分為水平和垂直電鍍水平電鍍電池片在電鍍槽中為水平的鏈?zhǔn)絺鬏敚渲袧L輪旋轉(zhuǎn)帶動電池片移動,其中一側(cè)滾輪為導(dǎo)電材料形成電鍍系統(tǒng)的陰電極電池在水平傳輸過程中與陰電極滾輪保持連續(xù)的或幾乎連續(xù)的接觸從而實現(xiàn)電鍍垂直電鍍又稱掛鍍通過夾具夾爪夾著硅片上預(yù)留好的夾點進(jìn)入電鍍機,長銅原理和水平鍍一致,區(qū)別為自動化程度較低,主要包括垂直升降式電鍍和垂直連續(xù)式電鍍,垂直連續(xù)鍍能夠不使用掛具。圖表:垂直電鍍與水平電鍍原理及設(shè)備比資料來源國家知識產(chǎn)權(quán)(專利號CN1432A國家知識產(chǎn)權(quán)(專利號CN1025U東威科技官網(wǎng)捷得寶官網(wǎng),當(dāng)前垂直電鍍成熟度較高,但存在碎片率較高、自動化率較低等問題,水平電鍍更具發(fā)展?jié)摿Α4怪彪婂冎苯友匾uC當(dāng)前階段成熟度更高但有電鍍均勻性產(chǎn)能受限等問題)自動化水平低:垂直電鍍使用夾具,需要人工上料,如果處理不當(dāng)會影響其生產(chǎn)節(jié)拍;)碎片問題:在當(dāng)前薄片化的背景下,由于夾具對硅片表面有作用力,可能會產(chǎn)生碎片,因此應(yīng)當(dāng)重視夾具的使用對良率的影響均勻性問題垂直電鍍槽底部積液會使硅片末端與電鍍液接觸時間過長,造成上面鍍得淺,下面鍍得深的問題。水平電鍍當(dāng)前仍有較多問題需要解決但性能更優(yōu)有望成為未來主流相較垂直電鍍盡管水平鍍膜尚存在工藝設(shè)計難度高等問題但優(yōu)勢已較為明顯主要包括省去了電鍍設(shè)備進(jìn)出料端電池片在水平方向與垂直方向之間的轉(zhuǎn)換過程生產(chǎn)效率更高不使掛具降低了破片率通過平躺流片的方式改善了電鍍不均勻的問題降低電鍍液使用量。圖表:水平電鍍和垂直電鍍優(yōu)缺點水平電鍍垂直電鍍優(yōu)點生產(chǎn)效率更高,產(chǎn)能大更容易實現(xiàn),適合于各類零件的電鍍,目前可做設(shè)備的廠商更多理論上可以解決鍍不均勻問題,電鍍藥品使用更少電鍍時單件電流密度較高且不會隨時間而變化槽電壓低鍍液溫升慢省去了電鍍設(shè)備進(jìn)出料端電池片在水平方向與垂直方向之間的轉(zhuǎn)換過程不使用掛具降帶出量小低了破片率,改善了電鍍質(zhì)量,提高了生產(chǎn)良率,降低了人力成本和生產(chǎn)成本 維護(hù)簡單,安全性高缺點 實際生產(chǎn)中會產(chǎn)生氣泡氫氣,導(dǎo)致金屬表面形成空洞,可通過更換電解液解決 需要手工裝掛,自動化程度低,碎片率高夾碎或者夾不住掉落)需要獨特的電機設(shè)計,國內(nèi)部分廠商還需一定時間攻克技術(shù)瓶頸 電鍍不均勻,電鍍液用量多滾輪導(dǎo)電是不穩(wěn)定接觸,而且會損傷陰極 掛鍍點效率和外觀受影響滾輪也會被電鍍,要退鍍,設(shè)備稼動率低 無法以流水線方式大規(guī)模電鍍,產(chǎn)能小工藝控制難度高 電極壓點阻擋了電鍍反應(yīng),影響電池外觀及轉(zhuǎn)換效率電極施加在待電鍍電池片上的壓力往往難以控制,易造成表面損傷或電池?fù)p壞 載片掛具作為耗材對降低維護(hù)保養(yǎng)成本及提升設(shè)備的有效利用率提出了挑戰(zhàn)資料來源:電子工程網(wǎng),國家知識產(chǎn)權(quán)局(專利號CN21025U,除水平與垂直兩種方式外,羅博特科首創(chuàng)DI電鍍方案亦具有較大潛力,已向下游完成備交付。羅博特科首創(chuàng)開發(fā)了DI電鍍方案(一種插片式太陽能電池片銅電極電鍍裝置及方法于2年2月交付設(shè)備目前已經(jīng)完成銅電鍍設(shè)備第一階段工藝可行性測試各項指標(biāo)基本達(dá)到預(yù)期目前正在進(jìn)行第二階段測試對設(shè)備單產(chǎn)碎片率等指標(biāo)進(jìn)行檢驗,公司預(yù)期將于3月出驗證結(jié)果。DI電鍍設(shè)備是一種插片式雙面電鍍方案,產(chǎn)量和碎片或?qū)?yōu)于現(xiàn)有垂直電鍍及水平電鍍方案。根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)專利(CN163106A)介紹,我們推斷DI電鍍設(shè)備是一種片式雙面電鍍,將電池片插入花籃中進(jìn)行電鍍,其具體生產(chǎn)流程為:多個陽極板組件依次與陽極導(dǎo)電支架電連接陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括陰極導(dǎo)電支架電池片設(shè)置在陰極導(dǎo)電支架上電池片下方由多個到店夾爪夾持,側(cè)方則由固定槽固定,當(dāng)電鍍裝置處于使用狀態(tài)下時,陽極結(jié)構(gòu)設(shè)置電鍍槽底部,陰極導(dǎo)電支架向下插入,使導(dǎo)電支撐單元位于相鄰兩個陽極板組件之間,從而實現(xiàn)電鍍。根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)專(C161106A披露信息DI電鍍方案單線產(chǎn)能可達(dá)到整片小時破片率0.2%與現(xiàn)有垂直電鍍及水平電鍍方案相比產(chǎn)能更高碎片率更低、電鍍質(zhì)量更好。此外,DI設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理新穎,占地面積小。我們預(yù)計未來DI鍍方案驗證通過后亦具有較大發(fā)展?jié)摿?。圖表:羅博特科插片式太陽能電池片銅極電鍍裝置示意圖 圖表:導(dǎo)電支撐單元和導(dǎo)電桿的立體示圖 資料來源:國家知識產(chǎn)權(quán)局(專利CN1630A), 資料來源:國家知識產(chǎn)權(quán)局(專利CN1630A),產(chǎn)業(yè)化趨勢明確,頭部設(shè)備商陸續(xù)送樣驗證,行業(yè)即將步入中試當(dāng)前電鍍銅產(chǎn)業(yè)處于中試前設(shè)備測試階段,領(lǐng)先設(shè)備商芯碁微裝、東威科技、羅博特科等均已開始向下游送樣機測驗。隨著今年設(shè)備驗證結(jié)果落地,若良率、效率、成本等測試結(jié)果理想,我們預(yù)計3年下半年行業(yè)步入中試階段,年內(nèi)將陸續(xù)看到三至四條中試線落地中試線驗證順利情況下,電鍍銅有望于4年迎來大規(guī)模量產(chǎn)線建設(shè),-5年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。電鍍銅作為完全“無銀化”突破性技術(shù),產(chǎn)業(yè)化趨勢明確,看好后續(xù)銅電鍍放量空間新技術(shù)投資設(shè)備先行我們預(yù)計銅電鍍設(shè)備總體市場空間在3年實現(xiàn)從0到1的突破,并在5年有望達(dá)到0億元以上。電鍍頭部設(shè)備商已陸續(xù)實現(xiàn)設(shè)備出貨,當(dāng)前處于產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)入階段電鍍銅目前處在產(chǎn)業(yè)化初期,產(chǎn)業(yè)鏈仍需要解決曝光機、電鍍機等設(shè)備成本高、節(jié)拍低,以及柵線電鍍均勻性等良率相關(guān)問題。目前,各設(shè)備廠商已逐步進(jìn)入交付驗證階段:曝光機芯碁微裝DI設(shè)備已于2年Q4交付下游進(jìn)行驗證蘇大維格的掩膜版曝光設(shè)備預(yù)計于3年QQ3交付下游客戶。電鍍機羅博特科首臺DI電鍍設(shè)備已于2年2月交付客戶進(jìn)行驗證第一階段驗證已完成當(dāng)前正進(jìn)行第二階段驗證東威科技第三代電鍍設(shè)備預(yù)計于3上半交付客戶。整線設(shè)備:太陽井與通威戰(zhàn)略合作,曝光環(huán)節(jié)路徑未定,電鍍環(huán)節(jié)預(yù)計為水平電鍍方式捷得寶設(shè)備已于2年12月交付海源復(fù)材進(jìn)行安裝調(diào)試邁為股份預(yù)計其將在23年中向下游客戶交付整線產(chǎn)品。圖表:銅電鍍設(shè)備及材料廠商布局情況公司主打光刻,光伏料方布局電銅用膠和電池用公司主打光刻,光伏料方布局電銅用膠和電池用絕膠目江廣油年募在.年銅電鍍備材料廠布銅電鍍備材料廠布

芯碁微裝為掩膜曝光,預(yù)計于-為掩膜曝光,預(yù)計于-向下游交設(shè)備驗證22向某龍業(yè)出臺L設(shè),中試據(jù)預(yù)于年月出來。Q臺備在家戶合μ柵線直曝光產(chǎn)能達(dá)到片小時,在向片小時突。 設(shè)備

電鍍機

東威科技羅博特首創(chuàng)電鍍方案首臺羅博特首創(chuàng)電鍍方案首臺于0年月交設(shè)備;3年月告電V電鍍解方案成戰(zhàn)略作月備進(jìn)。垂直電路徑。二代直電備出貨邁為,年月日發(fā)布三垂電,能交下游進(jìn)驗證預(yù)計年向客付一條電鍍預(yù)計年向客付一條電鍍,曝光節(jié)預(yù)掩膜版光路徑技術(shù)路為掩體機水平鍍機2年,公司技術(shù)路為掩體機水平鍍機2年,公司源復(fù)材訂協(xié)議,提前期M高效電產(chǎn)線,包括電鍍等。整線設(shè)供應(yīng)太陽井整線設(shè)供應(yīng)太陽井通威合作,光環(huán)徑未定電鍍環(huán)節(jié)預(yù)計水平方式;年1設(shè)備量制造啟用,前正致力于量級別結(jié)金屬解決開發(fā)。資料來源:公司公告,芯碁微裝:CB光刻設(shè)備龍頭,激光直寫光刻設(shè)備已進(jìn)入中試階段CB光刻設(shè)備龍頭,拓展光伏銅電鍍曝光設(shè)備。芯微裝成立于5年,主營以微納直寫光刻為技術(shù)核心的直接成像設(shè)備及直寫光刻設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售及服務(wù),目前芯碁微裝是國內(nèi)CB光刻設(shè)備領(lǐng)域唯一上市公司。公司主要產(chǎn)品及服務(wù)包括CB直接成像備及自動線系統(tǒng)泛半導(dǎo)體直寫光刻設(shè)備及自動線系統(tǒng)等等業(yè)務(wù)核心技術(shù)均為直寫光刻。3年2月公司定向增發(fā)獲批通過募集資金重要目標(biāo)之一是打造公司在光伏等新應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。公司在光伏電池圖形化領(lǐng)域采取的技術(shù)路徑為激光直寫(LDI,現(xiàn)階段已有設(shè)備交付,產(chǎn)能不斷突破。激光直寫設(shè)備產(chǎn)能斷破目前產(chǎn)能已達(dá)到6000片/小時芯裝224向某頭企業(yè)出-2臺LDI備目前在試階,司預(yù)中驗將于23年3月結(jié)果據(jù)司增告前公已現(xiàn)驗條下足5米下寬銅柵曝光需的寫刻備業(yè)化同提量線現(xiàn)小15微的柵直寫方案,能到600/時、位度10米可以用于HJ,支持10mm的整片雙片伏池制造。蘇大維格:微納結(jié)構(gòu)產(chǎn)品領(lǐng)先企業(yè),掩膜版投影式曝光設(shè)備即將交付下游驗證國內(nèi)領(lǐng)先的微納結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造和技術(shù)服務(wù)商,已形成微納技術(shù)領(lǐng)先平臺。蘇大維格是國內(nèi)領(lǐng)先的微納結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造和技術(shù)服務(wù)商,目前已形成公共安全與新型印材(防偽膜與鐳射膜消費電子新材(導(dǎo)光膜版及柔性導(dǎo)電膜反光材(反光膜及反光標(biāo)識高端智能裝(光刻設(shè)備微納光學(xué)產(chǎn)品智能裝備四大事業(yè)群公司主要產(chǎn)品和事業(yè)群相對應(yīng)。公司的產(chǎn)品和裝備主要基于其建立的微納光學(xué)制造技術(shù)體系,微納光學(xué)可以利用精細(xì)加工的技術(shù)能力,制造出滿足特定光學(xué)功能的產(chǎn)品或設(shè)備。依托微納光學(xué)技術(shù)臺布局銅電鍍曝光設(shè)領(lǐng)根蘇格22年報公司依托身光機域研發(fā)隊技積拓展刻設(shè)在陽光伏池銅電方圖化面應(yīng)用已功發(fā)個覆蓋米和米的刻機,設(shè)備度足伏鍍要求公銅鍍形域曝機備用膜投影曝光技路前進(jìn)中試驗階司計中完后于3Q3向游交付設(shè)進(jìn)驗。圖表:蘇大維格主要產(chǎn)品布局:蘇大維格官網(wǎng),羅博特科:電池片及硅片自動化設(shè)備供應(yīng)商,新型銅電鍍設(shè)備已完成首臺交付高端自動化設(shè)備龍頭下游涵蓋光伏電池電子與半導(dǎo)體等羅博特科于01年成立主營業(yè)務(wù)為光伏業(yè)務(wù)板塊和電子及半導(dǎo)體業(yè)務(wù)板塊。在光伏業(yè)務(wù)領(lǐng)域,公司為光伏電池片企業(yè)和硅片企業(yè)提供自動化設(shè)備包括制絨擴散刻蝕CD鍍膜等設(shè)備在電子及導(dǎo)體業(yè)務(wù)板塊,公司擁有單晶圓制程處理系統(tǒng)、自動化裝配和測試裝備等。公司積極布局HJT領(lǐng)域目前關(guān)于JT技術(shù)路徑的自動化技術(shù)和產(chǎn)品已迭代至第三代處于行業(yè)領(lǐng)先水平憑借自身在光伏電池自動化設(shè)備領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗公司在1年年報中首次披露了電鍍設(shè)備的研發(fā)布局,現(xiàn)階段已取得階段性進(jìn)展。公司首創(chuàng)DI電鍍方案22年12月完成首臺設(shè)備交付公司創(chuàng)新研發(fā)的DI電鍍方案(一種插片式太陽能電池片銅電極電鍍裝置及方法)區(qū)別于傳統(tǒng)的垂直電鍍和水平電鍍技術(shù)方案綜合現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)勢并平衡現(xiàn)有設(shè)備的缺陷從源頭上解決了目前生產(chǎn)中產(chǎn)能低、運營成本高等痛點,目前已申請專利。2年2月已交付首臺DI設(shè)備,目前已經(jīng)完成銅電鍍設(shè)備第一階段工藝可行性測試,各項指標(biāo)基本達(dá)到預(yù)期,目前正在進(jìn)行第二階段測試,對設(shè)備單產(chǎn)、碎片率等指標(biāo)進(jìn)行檢驗,預(yù)計將于3月出驗證結(jié)果。3年1月,公司公告與國家電投在銅柵線異質(zhì)結(jié)電池DI電鍍解決方案達(dá)成戰(zhàn)略合作,2月底DI設(shè)已順利進(jìn)場進(jìn)入驗證測試階段。東威科技:CB電鍍龍頭企業(yè),開拓光伏銅電鍍領(lǐng)域CB電鍍龍頭企業(yè)主打垂直連續(xù)電鍍設(shè)備6年公司通過研發(fā)垂直連續(xù)電鍍設(shè)備進(jìn)入CB領(lǐng)域逐漸發(fā)展成為公司的主要業(yè)務(wù)方向目前下游客戶已經(jīng)涵蓋大多數(shù)國內(nèi)一線制造廠商公司主要有三大業(yè)務(wù)板塊包括高端印制電(C電鍍專用設(shè)(包括C、水平化銅、水平鍍等設(shè)備,五金表面處理專用設(shè)備(包括龍門、五金連續(xù)鍍等設(shè)備,以及新能源動力電池負(fù)極材料專用設(shè)備、光伏銅電鍍設(shè)備、真空濺射專用設(shè)備。依托CB電鍍設(shè)備的積累積極開拓光伏銅電鍍領(lǐng)域公司在設(shè)備構(gòu)造及電化學(xué)方面的經(jīng)驗豐富,依托在CB電鍍領(lǐng)域積累的成熟技術(shù)切入光伏銅電鍍設(shè)備市場。在銅電鍍領(lǐng)域東威以垂直電鍍技術(shù)為主,同時設(shè)有水平電鍍事業(yè)部。公司第二代光伏垂直連續(xù)硅片電鍍設(shè)備于2年初交付客戶,經(jīng)客戶反饋均勻性、破片率等重要指標(biāo)均達(dá)到要求,目前已完成客戶驗收2年2月公司發(fā)布垂直連續(xù)電鍍第三代設(shè)備電鍍產(chǎn)能達(dá)0片小時,預(yù)計將于3年上半年發(fā)貨。3年1月,公司公告與國家電投及其子公司合作協(xié)議預(yù)計將于3年7月提供一臺樣機用于銅柵線異質(zhì)結(jié)電池垂直連續(xù)電鍍解決方案的驗證測試。多家電池組件企業(yè)布局銅電鍍領(lǐng)域,23年行業(yè)有望步入中試階段電鍍銅作為異質(zhì)結(jié)金屬化顛覆性技術(shù),已有多家電池組件企業(yè)布局,根據(jù)各公司公告,目前海源復(fù)材、通威股份、國電投等電池組件企業(yè)均有銅電鍍布局,我們預(yù)計在設(shè)備驗證結(jié)果順利的情況下,今年QQ4將會有三四條中試線陸續(xù)落地:海源復(fù)材:1年1月公司與捷得寶合作建設(shè)5W高效T產(chǎn)能,首條線規(guī)劃投產(chǎn)60W(含單面微晶及銅電鍍工藝,目前中試線已完成,效果驗證良好,預(yù)計將于3年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,4年開始逐步形成規(guī)模化產(chǎn)能。通威股份公司參股太陽井新能源太陽井為整線設(shè)備制造廠商曝光環(huán)節(jié)路徑未定電鍍環(huán)節(jié)預(yù)計為水平電鍍方式,2年1月設(shè)備量產(chǎn)制造車間啟用,目前正致力于量產(chǎn)級別HT金屬化解決方案開發(fā)。國電投3年1月國電投5WHT電池及組件生產(chǎn)基地正式開工預(yù)計一期項目將于9月建成投產(chǎn),二期項目將導(dǎo)入電鍍技術(shù),國電投與羅博特科(DI電鍍)和威科技(垂直電鍍)簽訂戰(zhàn)略框架協(xié)議,羅博特科I已于3年2月交貨,電鍍銅量產(chǎn)工藝驗證順利將引入。其他企業(yè):目前國內(nèi)電池組件廠商對于銅電鍍技術(shù)關(guān)注度較高,如隆基、華晟等電池組件企業(yè)均在積極進(jìn)行銅電鍍技術(shù)的研發(fā)和驗證。21月21月寶作H產(chǎn),條劃MW(含單微晶電鍍工),中試線完成果驗證好,計年具備產(chǎn),年開始形模化產(chǎn)。電組商銅電鍍電組商銅電鍍局通威參太陽太陽井整線通威參太陽太陽井整線制造廠,曝節(jié)路徑定,電鍍環(huán)節(jié)計為電鍍方,2年月設(shè)備量制造間啟用目前正致力量產(chǎn)別J金屬解決開發(fā)。2年月,國電2年月,國電5W電池及組生產(chǎn)基正式,預(yù)計期項目月建成產(chǎn),電投已羅博(D電鍍和東科技(直電鍍簽框,鍍量驗順或入隆基在、20隆基在、20年已取“晶太陽電電極裝置”“一種電鍍具及裝置”電鍍備相關(guān)利,進(jìn)行電銅技儲備。前通己組裝者外鍍設(shè)備驗證銅路線。資料來源:公司公告,銅電鍍規(guī)模放量可期

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