光伏設(shè)備行業(yè)專題光伏銅電鍍降本增效利器市場向好趨勢明確

光伏設(shè)備行業(yè)專題：光伏銅電鍍，降本增效利器，市場向好趨勢明確核心觀點：去銀化趨勢下，銅電鍍工藝優(yōu)勢凸顯。電鍍優(yōu)勢在于成本低、電池接觸性能高、電池損耗率低、不易氧化等。根據(jù)我們測算：1）絲印HJT非硅成本約0.31元/W，比PERC非硅成本高出0.07元/W，電鍍HJT為0.23元/W，已經(jīng)基本和PERC打平。2）銀耗量方面，絲印HJT電池達到0.152元/W，顯著高于PERC電池0.06元/W和TOPCon電池0.08元/W的水平，而銅電鍍HJT電池漿料及其他材料成本約0.05元/W。若銅電鍍量產(chǎn)，我們認(rèn)為單瓦成本仍有進一步降低的空間：1）設(shè)備中長期來看有降本空間，降低折舊成本；2）藥劑、油墨等材料也有下降空間。3）薄片化降低硅片成本。產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進，設(shè)備市場規(guī)?？善凇：Ｔ磸?fù)材、天合、通威、寶馨科技、愛旭、隆基等布局無銀化技術(shù)，如海源復(fù)材在電鍍銅技術(shù)已趨于成熟，降本增效比較明顯，2023具備產(chǎn)業(yè)化，2024年開始形成規(guī)?；a(chǎn)能；寶馨科技銅電鍍技術(shù)及設(shè)備目前已完成中試供貨，同時正在量產(chǎn)化研發(fā)設(shè)計中。產(chǎn)業(yè)化推進，設(shè)備廠商率先受益，規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后銅電鍍設(shè)備產(chǎn)線投資額有望由目前的1.5-2億元/GW降低至1-1.2億元/GW。根據(jù)我們測算，2026年HJT銅電鍍設(shè)備市場規(guī)模將達86億元，其中曝光機和鍍銅設(shè)備市場規(guī)模分別為27億元和30億元。銅電鍍工藝中圖形化環(huán)節(jié)路線不一，電鍍銅環(huán)節(jié)仍存技術(shù)難點。種子層制備中PVD制備工藝為主流：種子層制備是為了改善銅金屬電極與TCO間的粘附性，常用經(jīng)濟效益高的銅金屬。制備方法有PVD、CVD、噴涂、印刷等，其中PVD為主流方法。此外，如邁為股份已采用無種子層電鍍方案，提高HJT轉(zhuǎn)換效率至25.94%。圖形化工藝成熟但路線不一，選擇最優(yōu)路線降低成本是關(guān)鍵：圖形化環(huán)節(jié)包括噴涂感光膠層、曝光、顯影，其中主要感光材料有干膜、濕膜、光刻膠。曝光、顯影環(huán)境是將圖形轉(zhuǎn)移至感光材料上，主流技術(shù)有普通掩膜光刻技術(shù)、激光直寫技術(shù)、激光轉(zhuǎn)印等，其中激光直寫式光刻是銅電鍍領(lǐng)域中的主流技術(shù)。該環(huán)節(jié)采用的曝光機為核心設(shè)備，主要布局企業(yè)有芯碁微裝、蘇大維格、天淮科技等。電鍍銅環(huán)節(jié)仍存技術(shù)難點待突破，設(shè)備廠商加快布局：電鍍方式主要有垂直升降式電鍍、垂直連續(xù)電鍍及水平電鍍等。其中，垂直電鍍工藝更為成熟，但效率或存在瓶頸；水平電鍍?nèi)菀讓崿F(xiàn)自動化但目前鍍銅均勻性較差。電鍍設(shè)備廠商主要有東威科技、捷得寶、羅博特科、鈞石能源等。其中，東威科技已實現(xiàn)8000片/小時光伏垂直鍍銅設(shè)備研發(fā)；羅博特科已完成設(shè)備內(nèi)測，已發(fā)往客戶端驗證；鈞石能源、太陽井、捷德寶電鍍設(shè)備也在推進中。一、金屬化工藝多樣，高效電池片降銀需求加強1.1.金屬化：工藝路線多樣，絲網(wǎng)印刷是主流金屬化是光伏電池片關(guān)鍵工藝之一，主要用于制作光伏電池電極，將PN結(jié)兩端形成歐姆接觸，實現(xiàn)電流輸出。目前光伏電池金屬化環(huán)節(jié)中共有銀漿絲網(wǎng)印刷、銀包銅、銅電鍍、噴墨打印、激光轉(zhuǎn)印等。其中目前量產(chǎn)線上基本采用絲網(wǎng)印刷工藝，銀包銅、銅電鍍、激光轉(zhuǎn)印等工藝仍未實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。絲網(wǎng)印刷：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料，非圖文部分網(wǎng)孔不透漿料。印刷時絲網(wǎng)一端倒入漿料，用刮刀實施壓力并朝絲網(wǎng)另一端移動。油墨在移動過程中被刮板從圖形部分網(wǎng)孔擠壓到基片上。漿料的黏性作用使印跡固定在一定范圍內(nèi)，印刷過程中刮板和絲網(wǎng)印版和承印物接觸，接觸線隨刮刀移動。當(dāng)刮板刮過整個印刷區(qū)域后抬起，絲網(wǎng)脫離基片，工作臺返回到上料的位置。絲網(wǎng)印刷也存在幾點不足：一是容易造成污染和原料浪費，二是目前印刷精度和印刷細柵的高寬比很難再提高，但更大的高寬比金屬柵極卻是提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.2.銀耗量：HJT電池采用低溫銀漿，且銀耗量較高光伏電池主流技術(shù)現(xiàn)狀：市場上主要有P型與N型太陽能電池，其中N型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高等特點，制備技術(shù)包括TOPCon、IBC、HJT。其中，TOPCon已開始大規(guī)模量產(chǎn)，N型HJT具有能耗少、轉(zhuǎn)換效率高、雙面發(fā)電等技術(shù)優(yōu)勢，未來滲透率有望提升。從單瓦銀漿耗量來看，HJT銀耗量最高。PERC銀耗量為10-15mg/W，TOPCon銀耗量為10-20mg/W，HJT銀耗量為20-25mg/W。HJT電池銀耗量約為PERC的2倍，低溫銀漿占總成本約20%，占電池片非硅片成本比重近50%。在HJT電池中，一方面異質(zhì)結(jié)電池正反兩面都有銀電極，增加了貴金屬銀的用量；另一方面所使用的銀漿為低溫銀漿，僅占銀漿總供應(yīng)量的2%。雖我國低溫銀漿正快速國產(chǎn)化，但低溫銀漿由于需同時滿足印刷和固化工藝，工藝流程嚴(yán)苛，大部分需要從杜邦、漢高、賀利氏等海外公司進口。1.3.銀包銅&銅電鍍：電池工藝升級，少銀或無銀化趨勢加強銀包銅是為減少銀漿使用量而延伸出來的工藝，利用銅代替部分銀，采用化學(xué)鍍技術(shù)，經(jīng)過特定的成型及表面處理工藝，在超細銅粉表面形成不同厚度的銀鍍層，兼?zhèn)溷y和銅的優(yōu)點。當(dāng)銅粉粒徑增大，銅粉分散性能更好，分散劑對銀氨絡(luò)離子與銅粉的接觸阻礙減小，更易發(fā)生置換反應(yīng)，包覆在銅粉顆粒上的銀含量更高，銀包銅的電阻率會減小。當(dāng)銀包銅的包覆溫度低于50℃時，銀包銅粉的銀含量增加平緩，電阻率大；高于50℃后，銀含量急劇增大；當(dāng)包覆溫度達到70℃左右時，銀含量達到最大值。但隨著溫度的升高，銅粉表面會氧化阻礙銀在銅表面的沉淀。銀包銅技術(shù)能夠使銀耗量降低，但缺點是效率無法提升，且可能會出現(xiàn)新的問題。1）銀與銅的熔點與硬度不同，在高溫情形下會出現(xiàn)脫銀、銅氧化提高電阻等現(xiàn)象，所包裹的銀的均勻性降低；2）絲網(wǎng)印刷工藝中球粉顆粒需要具有足夠的過網(wǎng)性，這就要求銅粉的直徑小于15微米，加工成本大幅增加；3）組件的質(zhì)量可靠性與工藝的性能測試還有待驗證。二、銅電鍍：去銀化趨勢下的新選擇-工藝&設(shè)備2.1.銅電鍍：主要工藝流程及設(shè)備銅電鍍是電池片電極金屬化環(huán)節(jié)中降低成本、提高效率的重要技術(shù)。銅電鍍工藝流程為：1）種子層制備：具體工藝為鍍種子層，主要是增加銅鍍層和透明導(dǎo)電薄膜之間的附著力，防止電極脫落；2）圖形化：具體工藝包括噴涂感光膠層，曝光、顯影，顯現(xiàn)出在感光膠上的圖形；3）電鍍：這是金屬化的一步，將電池片插在電解池中還原溶液中的銅離子為銅金屬，完成銅的沉淀；4）后處理：主要包括去感光膠、刻蝕種子層，鍍焊接層等流程，前者主要采用清洗機對殘留在表面的感光膠進行處理，露出種子層，并刻蝕種子層；后者主要目的是通過電鍍錫保護層，防止銅氧化，延長電池壽命。在銅電鍍設(shè)備中，曝光和電鍍設(shè)備為兩大核心設(shè)備。2.2.銅電鍍：種子層制備，通常采用PVD設(shè)備種子層的制備是為了改善銅金屬電極和透明導(dǎo)電薄膜（TCO）之間的粘附性以及電性能，同時防止燒結(jié)后銅向硅內(nèi)部的擴散。種子層厚度約為100nm。種子層的制備材料：金屬銅（Cu）、鎳（Ni）、銅鎳合金、鈦（Ti）、鎢（W）。所用材料需要具有不易氧化、低電阻率并與TCO膜層接觸好、耐電解液腐蝕、可被刻燭工藝腐蝕的特性。其中，鎳價格相對便宜，但銅具有更低的接觸電阻，而鈦和鎢價格高經(jīng)濟效益不高。種子層的制備方法：物理氣相沉淀（PVD）和化學(xué)氣相沉淀（CVD）、噴涂、印刷等方法。由于PVD方法技術(shù)門檻較低，因此目前PVD制備種子層為主流方法，其中主要采取濺鍍技術(shù)濺射金屬層。在制備過程中，種子層制備可與透明導(dǎo)電薄膜制備使用同一臺PVD設(shè)備，或使用兩臺PVD設(shè)備，只需將靶材更換為金屬銅。此外，已有部分企業(yè)采取無種子層電鍍方案。如邁為股份采用低銦含量的TCO工藝結(jié)合SunDrive公司的銅電鍍柵線（柵線寬度可達9μm，高度7μm），聯(lián)合將低成本HJT電池的轉(zhuǎn)換效率提高至25.94%。圖形化是銅電鍍工藝中核心環(huán)節(jié)之一，包括噴涂感光膠層，曝光、顯影。其中，感光材料有：1）干膜材料；2）光刻膠；3）濕膜油墨。其精度均滿足銅電鍍工藝要求，材料的選取與使用的圖形化工藝有關(guān)。干膜：一種高分子材料，通過紫外線照射后產(chǎn)生一種聚合反應(yīng)，形成一種穩(wěn)定的物質(zhì)附著于板面，達到阻擋電鍍和蝕刻的功能。其優(yōu)勢在于提高電鍍的均勻性，操作簡單，但設(shè)備成本較高，工藝更為復(fù)雜。濕膜：指對紫外線敏感，并能夠通過紫外線固化的感光油墨。優(yōu)勢在于油墨的價格遠低于干膜，能夠滿足光伏行業(yè)量產(chǎn)的需求；且所需設(shè)備數(shù)量少；所制備的銅柵線更窄，可控性更強。劣勢在于殘余油墨不太容易去除，易影響電池電流密度，目前也在不斷改進中。光刻膠：又稱光致抗蝕劑，是指通過紫外線、電子束、離子束、X射線等照射，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕劑刻薄膜材料。根據(jù)顯影原理可分為正性光刻膠和負性光刻膠，前者被曝光的區(qū)域溶于顯影劑中，在蝕刻過程中光照區(qū)域被去除，留下光線未照到區(qū)域；后者則相反。在傳統(tǒng)掩膜工藝中，常采用濕膜+曝光顯影結(jié)合，主流技術(shù)為噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、噴印刻槽等。若采用前兩者技術(shù)，可在噴涂感光材料的同時直接印刷出圖形，工藝簡單，減少曝光顯影步驟的成本；缺點在于所生產(chǎn)的銅柵線具有上寬下窄的特點，降低光照效率。若采用絲網(wǎng)印刷工藝，與金屬化絲印設(shè)備相同。曝光、顯影環(huán)節(jié)主要是將圖形轉(zhuǎn)移至感光材料上。主流技術(shù)如下：1）普通掩膜光刻+顯影；2）激光直寫+顯影；3）噴墨打??；4）激光開槽。其中，激光直寫式光刻技術(shù)是目前光伏銅電鍍領(lǐng)域最為主流的技術(shù)，掩膜光刻也有廠家在推進。普通掩膜光刻技術(shù)：分為接近、接觸式光刻、投影光刻。其中，投影式光刻技術(shù)是通過掩膜板，激光發(fā)射器發(fā)射一束光至鏡面，再反射至掩膜板上，掩膜板將初始設(shè)計的圖形轉(zhuǎn)移至感光材料上，再進行銅電鍍。該技術(shù)雖然能夠生成比例更小、更精細的圖像，但是成本過高，實際應(yīng)用仍未落地。激光直寫技術(shù)：無需掩膜版，通過計算機控制的高精度光束將所涉及的圖形投影至光刻膠基片表面，直接進行掃描曝光。該技術(shù)的精度滿足銅電鍍要求，且可節(jié)約掩膜版的成本。激光開槽：節(jié)約曝光顯影步驟的成本，技術(shù)壁壘較高，難以控制開槽寬度。開槽過窄可能會導(dǎo)致槽形狀不佳，過寬會導(dǎo)致激光能量過強容易損傷電池表面，且對TCO薄膜損失嚴(yán)重，因此不適合HJT電池使用，但在TOPCon/IBC電池中能夠應(yīng)用。三、光伏銅電鍍工藝設(shè)備市場規(guī)模測算3.1.光伏行業(yè)景氣度高漲，高效電池優(yōu)勢凸顯平價上網(wǎng)和“雙碳”政策共驅(qū)光伏行業(yè)景氣度高漲。2021年我國光伏新增裝機量54.88GW，同比高增13.9%，其中，分布式新增29.28GW，占比53.4%。根據(jù)CPIA預(yù)測，2022-2025年，我國年均新增光伏裝機將達到83-99GW，全球光伏年均新增裝機將達232-286GW，光伏行業(yè)預(yù)計景氣度持續(xù)。目前PERC技術(shù)效率提升瓶頸已現(xiàn)，對高效電池片需求提升。TOPCon、HJT高效電池片技術(shù)路線逐漸成熟，且轉(zhuǎn)換效率提升空間大，性價比優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，已逐步進入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，IBC（或HBC/TBC等）、鈣鈦礦（疊層）等技術(shù)也有望成為明日之星。3.2.市場規(guī)模：2026年光伏銅電鍍設(shè)備預(yù)計達86億元目前電鍍銅投資額約為1.5-2億元。隨著規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，設(shè)備產(chǎn)線投資額目標(biāo)有望降低到1-1.2億元。目前圖像化環(huán)節(jié)PVD投資額約為4000-5000萬元/GW，曝光機設(shè)備約為5000萬元、電鍍環(huán)節(jié)電鍍機5000萬元/GW（2-3臺），其他設(shè)備有印刷機、清洗機等。?經(jīng)過以下測算，預(yù)計2026年HJT銅電鍍設(shè)備市場規(guī)模達到85.85億元，其中曝光機和鍍銅設(shè)備市場規(guī)模分別為27.47億元和30.05億元。四、重點企業(yè)分析4.1.芯碁微裝：直寫光刻設(shè)備龍頭，曝光顯影設(shè)備優(yōu)勢顯著簡介：公司主營半導(dǎo)體無掩模光刻設(shè)備、檢測設(shè)備、高端PCB專用激光直寫成像設(shè)備（LDI）、顯示領(lǐng)域OLED光刻設(shè)備，榮獲國家高新技術(shù)企業(yè)、市創(chuàng)新企業(yè)、科技小巨人等稱號，并擁有100多項技術(shù)專利。公司產(chǎn)品已獲半導(dǎo)體、PCB、顯示領(lǐng)域頭部客戶的認(rèn)可，包括辰顯光電、健鼎科技、興森科技等并出口海外。2018年至今，公司快速成長，業(yè)績持續(xù)高增。直寫光刻設(shè)備技術(shù)領(lǐng)先：公司為國內(nèi)直寫光刻設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)，直寫光刻技術(shù)不斷突破，已將應(yīng)用于PCB線路層曝光的直寫光刻設(shè)備曝光精度（最小線寬）由8μm提升至6μm，PCB阻焊層曝光精度（最小線寬）由75/150μm提升至40/70μm，與此同時公司直寫光刻設(shè)備產(chǎn)能效率也不斷提升，客戶的單位產(chǎn)品使用成本不斷下降。公司定增項目將拓展新能源光伏領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用：在新能源光伏領(lǐng)域，公司已經(jīng)與下游知名電池片廠商進行了技術(shù)探討。根據(jù)公司定增預(yù)案，公司預(yù)計投資3.18億元，建設(shè)現(xiàn)代化的直寫光刻設(shè)備生產(chǎn)基地，深化拓展直寫光刻設(shè)備在新型顯示、PCB阻焊層、引線框架以及新能源光伏等新應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，預(yù)計達產(chǎn)后將形成年產(chǎn)210（臺/套）直寫光刻設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。4.2.東威科技—電鍍設(shè)備龍頭，布局鋰電和光伏鍍銅設(shè)備簡介：公司是垂直連續(xù)電鍍設(shè)備龍頭，下游應(yīng)用領(lǐng)域如鋰電復(fù)合銅箔、光伏電鍍銅持續(xù)開拓。此外，公司加大配套設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)，如PCB水平除膠化銅&垂直連續(xù)電鍍設(shè)備、復(fù)合銅箔PVD設(shè)備等。2018年至今，公司快速成長業(yè)績持續(xù)高增。另外，公司近期與國電投達成銅柵線異質(zhì)結(jié)電池垂直連續(xù)電鍍解決方案戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，推動銅電鍍工藝產(chǎn)業(yè)化進程。光伏設(shè)備有望推向市場：公司現(xiàn)有垂直式電鍍銅設(shè)備保持投產(chǎn)使用，第二代設(shè)備洽談中，速率可達7000片以上/小時，大幅降低成本，助力光伏銅電鍍快速產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)已推出光伏第三代垂直連續(xù)硅片電鍍設(shè)備，設(shè)備速度達8000片/小時，硅片厚度可滿足100μm-180μm，電鍍均勻性R≤10%，破片率＜1%，實現(xiàn)產(chǎn)能效率進一步提升，預(yù)計2023年出貨。