光伏電池行業(yè)分析

光伏電池行業(yè)分析1、金屬化工藝為光伏電池制作過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)1.1承上啟下，金屬化工藝在光伏電池生產(chǎn)制作過(guò)程中舉足輕重金屬化工藝是指在太陽(yáng)能電池的正面和背面制作金屬電極，為太陽(yáng)能電池的電流輸出提供通路，通常為光伏電池制作的最后一道工序。這一步驟對(duì)電極與硅界面間的接觸電阻和黏結(jié)強(qiáng)度有重要的影響，無(wú)論在哪種電池技術(shù)路線(xiàn)下都必不可少。金屬化工藝路線(xiàn)的優(yōu)化本質(zhì)上是為了通過(guò)降低漿料單耗/選用低成本材料實(shí)現(xiàn)降本，同時(shí)兼顧/提高電池的轉(zhuǎn)換效率和可靠性。在金屬化工藝過(guò)程中，銀漿通過(guò)燒結(jié)/固化與電池片正背面粘合，形成電極。電極與電池PN結(jié)兩端形成歐姆接觸，電極由兩部分構(gòu)成，主柵線(xiàn)和細(xì)柵線(xiàn)，主柵線(xiàn)負(fù)責(zé)接連接電池外部引線(xiàn)，輸出電流，細(xì)柵線(xiàn)起到電流收集并傳遞到主線(xiàn)的作用。金屬化電極漿料經(jīng)過(guò)印刷涂抹在硅片上，經(jīng)燒結(jié)/固化后形成電極。導(dǎo)電漿料是金屬化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵材料。由于銀的導(dǎo)電性好于大部分金屬元素，因此行業(yè)內(nèi)主要選取銀漿作為導(dǎo)電漿料。銀漿主要由高純度的銀粉、玻璃氧化物、有機(jī)原料等成分組成，其組成物質(zhì)的化學(xué)價(jià)態(tài)、品質(zhì)、含量、形狀、微納米結(jié)構(gòu)等參數(shù)均可能對(duì)銀漿的性能產(chǎn)生影響。其中：銀粉作為導(dǎo)電材料，是正面銀漿的主要成分，在原材料成本結(jié)構(gòu)中占比超97%；玻璃氧化物用作銀漿的傳輸媒介；有機(jī)原料是承載銀粉和玻璃氧化物的關(guān)鍵組成。1.2電池技術(shù)加速迭代，推動(dòng)漿料供應(yīng)差異化年內(nèi)新型高效電池技術(shù)正式步入產(chǎn)業(yè)化元年，TOPCon、HJT、IBC等電池技術(shù)在效率、成本等方面均有突破。由于不同電池之間對(duì)于銀漿的需求存在很大差異性，因此銀漿產(chǎn)品也需要順應(yīng)新技術(shù)的迭代來(lái)進(jìn)行差異化改動(dòng)，比如溫度、配方等。在此背景下，TOPCon高溫銀漿、HJT低溫銀漿等產(chǎn)品加速放量。傳統(tǒng)PERC銀漿正面采用高溫銀漿，背面使用銀鋁漿。正面銀漿起匯集、輸出載流子的作用，對(duì)漿料的導(dǎo)電性能要求高。背面銀鋁漿為電池片提供背面匯流及焊接點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)電能力要求相對(duì)低。正面銀漿國(guó)產(chǎn)化程度高，可以基本滿(mǎn)足光伏電池的生產(chǎn)要求。中國(guó)正面銀漿生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，迅速崛起，市場(chǎng)份額不斷提升。根據(jù)CPIA統(tǒng)計(jì)，2021年國(guó)產(chǎn)正面銀漿替代達(dá)到61%，帝科股份、蘇州固锝、聚和股份三大企業(yè)占國(guó)內(nèi)近一半市場(chǎng)，行業(yè)集中度高，預(yù)計(jì)2022年國(guó)產(chǎn)正銀市場(chǎng)份額將進(jìn)一步提升。TOPCon電池雙面均使用純銀漿：目前TOPCon用銀漿與PERC正銀都為高溫銀漿，即在500℃以上燒結(jié)得到。但基于TOPCon引入了不同于PERC的多晶硅鈍化層，對(duì)金屬化漿料也提出了更高的性能要求。太陽(yáng)能電池的電學(xué)損失包括歐姆損失和復(fù)合損失。銀漿（金屬）與鈍化層（半導(dǎo)體）的接觸可以形成歐姆接觸，這是一種電阻非常小的接觸，因此漿料應(yīng)該被設(shè)計(jì)去保證較寬的歐姆接觸窗口，實(shí)現(xiàn)更低的接觸電阻；但金半接觸會(huì)促進(jìn)載流子復(fù)合，影響電池效率。綜上，TOPCon電池用銀漿在效率層面需要平衡兩個(gè)損失的關(guān)系。TOPCon發(fā)電“原動(dòng)力“——N型硅片表面硼擴(kuò)形成P型發(fā)射極（PN結(jié)）。發(fā)射極的輕度擴(kuò)散可使電池片獲得更高的方阻，提高開(kāi)路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率等基本參數(shù)。硼擴(kuò)的均勻性問(wèn)題要求銀（鋁）漿增大Ag和Al的接觸窗口，保證電流輸運(yùn)性能；但擴(kuò)散方阻值越高，銀漿燒結(jié)的均勻性變差，對(duì)正面鈍化層和PN結(jié)的損傷加劇。綜上，TOPCon電池用銀漿在PN結(jié)層面需要平衡方阻與損傷的關(guān)系。HJT電池正背面使用低溫純銀漿：HJT電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，在N型硅片的雙面用非晶硅做鈍化，再生長(zhǎng)透明氧化層（TCO）?；谝陨咸厥獾谋∧そY(jié)構(gòu)，HJT用銀漿與TOPCon和PERC最大的差別就是漿料的燒結(jié)溫度低（<200℃），也就是俗稱(chēng)的低溫銀漿。低溫銀漿的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于平衡電阻、銀含、固化穩(wěn)定等方面的矛盾。HJT電池銀漿與透明導(dǎo)電薄膜接觸，不再涉及金屬與半導(dǎo)體的相互作用，失去歐姆接觸，需要針對(duì)不同的透明薄膜材料進(jìn)行優(yōu)化匹配，降低接觸電阻。由于低溫銀漿燒結(jié)溫度較低，其配方中不能包含玻璃粉，需要用特殊的樹(shù)脂體系代替玻璃粉的傳輸屬性，也能使?jié){料在低溫下快速固化成型，滿(mǎn)足光伏電池量產(chǎn)需求。高溫銀漿主要通過(guò)高溫對(duì)Ag序重排，在燒結(jié)過(guò)程中降低電極的體電阻。但低溫銀漿燒結(jié)溫度無(wú)法支持球形銀粉熔融，因此需要通過(guò)其他機(jī)制降低體電阻，例如改變銀粉形態(tài)，調(diào)整漿料配方等。銀包銅漿料方案是HJT電池實(shí)現(xiàn)少銀化的重要一步。銀包銅用銀包覆銅，在保證光電轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)減少銀的用量。銅與銀的電阻率相差不大，但化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，抗氧化能力差，受環(huán)境影響嚴(yán)重；銀則存在遷移率低，成本高等問(wèn)題。銀包銅在技術(shù)層面可以解決銀的遷移問(wèn)題，異質(zhì)結(jié)電池的低溫工藝可以有效抑制銅的抗氧化問(wèn)題，在經(jīng)濟(jì)層面用銅替代一部分銀，降低了銀漿成本。日本的銀包銅技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，KE公司的漿料含銀量可低至44%，正在向30%突破，預(yù)計(jì)2023年將實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。金剛、華晟計(jì)劃在今年量產(chǎn)線(xiàn)導(dǎo)入銀包銅漿料。銀漿用量快速增長(zhǎng)，后期或受限于貴金屬屬性。隨著光伏裝機(jī)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)所帶動(dòng)光伏電池片產(chǎn)能加速擴(kuò)張，光伏銀漿用量逐年增加。根據(jù)世界白銀協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2016年全球光伏銀漿耗量2331噸，2021年全球光伏銀漿耗量3478噸，近5年年均復(fù)合增速為8.33%。而光伏銀漿價(jià)格以銀點(diǎn)價(jià)格為基準(zhǔn)，根據(jù)不同的銀漿種類(lèi)上浮不同的價(jià)格?？紤]到未來(lái)光伏裝機(jī)的高增速與銀的貴金屬屬性相矛盾，后續(xù)價(jià)格很容易出現(xiàn)波動(dòng)，從而造成銀漿價(jià)格隨之上漲。即使隨著技術(shù)進(jìn)步，電池的單位正銀用量有所下降，但在未來(lái)幾年光伏電池N型化的大背景下，純銀漿料的總需求量或仍呈上升趨勢(shì)，2021年中國(guó)光伏銀漿消耗量3074噸，在全球用銀占比中接近12%，考慮到光伏未來(lái)幾年的高景氣度，后續(xù)占比將持續(xù)提升。因此，少銀化去銀化迫在眉睫。2、接觸式金屬化工藝，絲網(wǎng)印刷仍為市場(chǎng)主流，改進(jìn)空間大金屬化工藝分為接觸式和非接觸式。接觸式金屬化是指需要設(shè)備與硅片進(jìn)行接觸，制得電極。目前常用的絲網(wǎng)印刷即屬于接觸式金屬化工藝技術(shù)。以絲網(wǎng)印刷為代表，技術(shù)改進(jìn)主要圍繞圖形化展開(kāi)。絲網(wǎng)印刷分兩個(gè)環(huán)節(jié)，電極印刷和燒結(jié)。帶有柵線(xiàn)形狀的網(wǎng)板只有柵線(xiàn)部分能使?jié){料穿過(guò)，其他部分的小孔都是被堵住的。硅片放置于網(wǎng)板下方，漿料倒至網(wǎng)板上方，使用刮刀將漿料鋪滿(mǎn)網(wǎng)板，漿料滲入可通過(guò)的孔隙，在硅片上留下圖案，即柵線(xiàn)。再通過(guò)燒結(jié)使?jié){料固化在已形成p-n結(jié)的硅片上，用作電極。絲網(wǎng)印刷的優(yōu)化目前主要從材料和設(shè)計(jì)出發(fā)。材料方面，通過(guò)銀漿國(guó)產(chǎn)化、銀包銅技術(shù)等降低銀漿成本和耗量；設(shè)計(jì)方面，通過(guò)對(duì)主、細(xì)柵的設(shè)計(jì)優(yōu)化，如提高柵線(xiàn)質(zhì)量、增加主柵數(shù)量、減小細(xì)柵寬度等提高電池的轉(zhuǎn)換效率，減少銀漿消耗。降本路徑1：鋼版印刷常規(guī)絲網(wǎng)印刷使用的是網(wǎng)版由鋼絲織成，通過(guò)在網(wǎng)紗上根據(jù)相應(yīng)位置設(shè)計(jì)涂敷乳膠，實(shí)現(xiàn)印刷。但在印刷過(guò)程中，由于絲網(wǎng)開(kāi)口率普遍低于75%，細(xì)柵部分不可避免地會(huì)受到鋼絲網(wǎng)的遮擋。鋼版印刷使用高清都合金鋼片，開(kāi)口率達(dá)100%，在細(xì)柵區(qū)域無(wú)任何遮擋。同時(shí)，鋼版壽命長(zhǎng)，制作簡(jiǎn)單，對(duì)柵線(xiàn)形狀的保持能力也更佳。根據(jù)2022年華晟發(fā)布會(huì)披露，華晟M6版型異質(zhì)結(jié)電池使用單面鋼版印刷，可使單瓦銀耗降低15mg；使用雙面鋼版印刷，預(yù)計(jì)可降低單耗25~30mg。降本路徑2：多主柵技術(shù)2010年起光伏電池柵線(xiàn)設(shè)計(jì)朝著增加主柵數(shù)量和減小柵線(xiàn)寬度的方向發(fā)展，基本邏輯是在印刷端通過(guò)減少銀漿用量降低成本。多主柵技術(shù)從2BB一路發(fā)展到近幾年的MBB，以及目前出現(xiàn)了在MBB基礎(chǔ)上發(fā)展的SMBB技術(shù)、無(wú)主柵技術(shù)等。2BB到MBB的設(shè)計(jì)優(yōu)化，體現(xiàn)在主柵數(shù)量及寬度的變化，一方面減少了銀漿用量；另一方面縮短了電流的傳導(dǎo)距離，電阻損耗減少，使電池效率得到提高。MBB技術(shù)的推出，迅速搶占市場(chǎng)，得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)CPIA統(tǒng)計(jì)，2021年9BB及以上技術(shù)占比高達(dá)89%，成為主流，未來(lái)市占率還將進(jìn)一步提升。SMBB技術(shù)將主柵數(shù)增加至12及以上，在主柵增加的同時(shí)，配合更細(xì)的焊帶提高串焊精度、降低主柵PAD點(diǎn)面積，減小主柵寬度，降低銀漿耗量，提升轉(zhuǎn)換效率，目前主流廠(chǎng)商SMBB主柵數(shù)已增加到16-20，線(xiàn)徑降低到0.26mm。為進(jìn)一步去銀降本，市場(chǎng)研發(fā)方向朝無(wú)主柵技術(shù)推進(jìn)，即采用銅絲焊帶替代原有銀主柵直接匯集細(xì)柵電流，并實(shí)現(xiàn)電池片之間的互連。根據(jù)焊帶與電池片互連方式不同，目前可將無(wú)主柵技術(shù)分為SmartWire方案和點(diǎn)膠焊接方案。SmartWire方案通過(guò)層壓復(fù)合物薄膜實(shí)現(xiàn)銅柵線(xiàn)和細(xì)柵的互連，最早由瑞士光伏設(shè)備企業(yè)MeyerBurger于2012年應(yīng)用，該種技術(shù)并不是沒(méi)有主柵，而是將主柵數(shù)量增加到18條以上，同時(shí)可以做得更細(xì)更薄。主柵直接鏈接到相鄰電池的背面，代替了傳統(tǒng)焊帶的角色，在匯流同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池互聯(lián)，不再是傳統(tǒng)意義上的主柵。SmartWire技術(shù)中的主柵材料多為銅線(xiàn)，可降低電池片銀耗近80%。除MeyerBurger外，德國(guó)Schmid、美國(guó)GT公司也推出了自己的無(wú)主柵技術(shù)，路線(xiàn)與SmartWire類(lèi)似。由于SmartWire專(zhuān)利限制，國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠(chǎng)商主推點(diǎn)膠焊接無(wú)主柵方案。點(diǎn)膠焊接方案無(wú)需復(fù)合物薄膜，而是通過(guò)點(diǎn)膠體連接焊帶與電池片，細(xì)柵與焊帶直接接觸相連，采用密集多焊絲設(shè)計(jì)，增加細(xì)柵線(xiàn)與焊絲的接觸點(diǎn)，銀漿單耗可降低50%以上。2022年以來(lái)我國(guó)無(wú)主柵產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏加快，電池/組件方面，東方日升、愛(ài)康科技陸續(xù)推出0BB電池/組件，設(shè)備方面，奧特維/邁為/先導(dǎo)智能無(wú)主柵設(shè)備已進(jìn)入到中試和驗(yàn)證階段。3、非接觸式金屬化工藝眾望所歸，為未來(lái)行業(yè)趨勢(shì)非接觸式金屬化指硅片與設(shè)備不發(fā)生接觸制得電極，如激光轉(zhuǎn)印、銅電鍍等。非接觸式相比接觸式金屬化，更能節(jié)省銀漿用量，降低成本。3.1激光轉(zhuǎn)印為較為成熟的非接觸式金屬化工藝，有望小規(guī)模放量激光圖形轉(zhuǎn)印技術(shù)（PatternTransferPrinting，PTP）最早來(lái)自以色列Utilight公司，并取得全球?qū)＠?020年成為帝爾激光的全資子公司，主營(yíng)激光技術(shù)的研發(fā)，以尋求與以色列激光高科技技術(shù)和團(tuán)隊(duì)展開(kāi)全面合作。帝爾激光轉(zhuǎn)印已在PERC產(chǎn)線(xiàn)上已完成論證，TOPCon的實(shí)驗(yàn)論證也在進(jìn)行中，公司致力于提供激光轉(zhuǎn)印整線(xiàn)解決方案，前后道工序均由公司獨(dú)立研發(fā)進(jìn)行。激光轉(zhuǎn)印技術(shù)采用激光圖形化掃描，將漿料從柔性透光材料轉(zhuǎn)移至電池表面，從而形成柵線(xiàn)。具體包括漿料填充和轉(zhuǎn)移兩大工藝步驟：1）將漿料填充至刻有溝槽的銀漿載板上，溝槽為所需柵線(xiàn)形狀；2）銀漿載板倒置于電池片正上面，激光照射載板背面，利用激光能量高的特點(diǎn)，汽化漿料，掉落在電池片表面。激光轉(zhuǎn)印適用于所有電池技術(shù)，也適用于所有類(lèi)型的漿料（低高溫銀漿、銅漿、銀包銅等）。站在當(dāng)下時(shí)點(diǎn)，激光轉(zhuǎn)印的主要優(yōu)勢(shì)在于：1）柵線(xiàn)更細(xì)，漿料節(jié)省更多；2）印刷高度一致性、均勻性好，低溫銀漿同樣適用；3）可以兼容不同的電池工藝和電池結(jié)構(gòu)，提高電性能；4）非接觸式印刷更能保證硅片在生產(chǎn)過(guò)程中的完整性，降低破片率，滿(mǎn)足未來(lái)薄片化趨勢(shì)。激光轉(zhuǎn)印技術(shù)也具有明顯的技術(shù)壁壘。現(xiàn)階段如何更好地匹配不同漿料與激光功率之間的關(guān)系仍需要一定時(shí)間的摸索。激光功率過(guò)低，不利于漿料與載板分離，順利落下；激光功率過(guò)高，漿料汽化過(guò)度反而容易改變載板形狀，增大柵線(xiàn)線(xiàn)寬。此外，轉(zhuǎn)印膜壽命、后續(xù)污染處理問(wèn)題，也尚處在突破階段。2022年9月，帝爾激光宣布激光轉(zhuǎn)印訂單首臺(tái)設(shè)備正式出貨，標(biāo)志著光伏電池激光轉(zhuǎn)印技術(shù)開(kāi)發(fā)取得關(guān)鍵進(jìn)展，激光轉(zhuǎn)印設(shè)備正式由中試驗(yàn)證進(jìn)入量產(chǎn)階段。公司前期已有激光轉(zhuǎn)印設(shè)備在3家公司交付單線(xiàn)或整線(xiàn)量產(chǎn)驗(yàn)證設(shè)備，適配PERC、TOPCon、HJT、IBC等多種電池工藝路線(xiàn)。3.2電鍍工藝或?yàn)橄乱淮饘倩h(huán)節(jié)主流工藝，產(chǎn)業(yè)化步伐持續(xù)加快電鍍銅是降本增效的雙優(yōu)化路徑。從柵線(xiàn)成分角度，銅電鍍得到的柵線(xiàn)為純銅，電阻率約為2uΩ·cm，絲網(wǎng)印刷技術(shù)使用的銀漿由于摻雜了有機(jī)物，柵線(xiàn)電阻率大幅增加至約5uΩ·cm，因此銅柵線(xiàn)的電流輸運(yùn)效率更高。從工藝角度，電鍍銅采用圖形化技術(shù)，相比絲網(wǎng)印刷，可以實(shí)現(xiàn)更低的線(xiàn)寬，減小遮光面積，提高效率。從成本角度，金屬原材料銀價(jià)比銅價(jià)高出2個(gè)數(shù)量級(jí)，用銅柵線(xiàn)替換銀柵線(xiàn)能夠大幅度降本，對(duì)異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)落地尤有吸引力。電鍍技術(shù)基于氧化還原反應(yīng)，遵循法拉第電解定律。電鍍?nèi)芤和姾螅渲械慕饘訇?yáng)離子受電位差的作用而移動(dòng)到電池表面的導(dǎo)電固體，沉積形成金屬鍍層。在電鍍銅過(guò)程中，電鍍液里的銅離子（Cu2+）還原覆蓋至陰極表面，陽(yáng)極的銅單質(zhì)氧化以補(bǔ)充電解液中的Cu2+，銅離子氧化還原析出量與通過(guò)的電量成正比。銅的電鍍使用五水硫酸銅作為主要電鍍液原料，在工業(yè)應(yīng)用中，電解液里還會(huì)有酸（H2SO4）、氯離子和添加劑。輔助劑用以提高陰極銅沉淀時(shí)的分布均勻性；光亮劑用以提高銅的沉積速率；氯離子可以提高添加劑在陰極銅上的吸附能力，使添加劑更高效地發(fā)揮作用。硫酸銅電鍍的陽(yáng)極使用含磷的銅球，電解產(chǎn)生的陽(yáng)極黑膜（磷化銅Cu3P2）具有金屬導(dǎo)電性，保證電鍍銅的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。銅極易與空氣中的水、氧氣、二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成銅綠（Cu2(OH)2CO3），銅綠的導(dǎo)電性很差，會(huì)增加?xùn)啪€(xiàn)電阻，降低電流輸出效率，因此銅電鍍后會(huì)繼續(xù)在柵線(xiàn)表面鍍微米級(jí)厚度的錫。常溫空氣中，錫表面會(huì)生成一層致密的氧化膜阻止錫繼續(xù)氧化，因此鍍錫銅的耐蝕性和可靠性將大幅提高。工業(yè)應(yīng)用中鍍錫環(huán)節(jié)的主流工藝分電鍍和化學(xué)鍍，電鍍通過(guò)外部電源實(shí)現(xiàn)電位差；化學(xué)鍍通過(guò)置換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電位差，無(wú)需電鍍?cè)O(shè)備。3.2.1銅電鍍圖形化設(shè)備及工藝詳解絲網(wǎng)印刷本質(zhì)上是圖形化和金屬化集成的技術(shù)，而銅電鍍則將圖形化和金屬化分開(kāi)。電鍍工藝只負(fù)責(zé)金屬化，必須在前端搭配圖形化工藝。圖形化也就是俗稱(chēng)的光刻，是先在硅片上涂敷一層干膜或者濕膜，將帶有所需圖形的掩模版覆于硅片上方，曝光后，油墨或膠受光分解，在顯影液中脫落，完成圖形轉(zhuǎn)移。目前行業(yè)內(nèi)在圖形化工序之前，必須先鍍一層銅的種子層：一是在滿(mǎn)足電鍍銅過(guò)程中的導(dǎo)電需要；二是增強(qiáng)電極與透明導(dǎo)電薄膜之間的結(jié)合力，防止脫柵。干膜是一種有機(jī)物，俗稱(chēng)光刻膠，在紫外線(xiàn)照射下進(jìn)行聚合反應(yīng)形成一種穩(wěn)定的物質(zhì)附著在襯底上，從而阻擋電鍍和刻蝕。濕膜即感光油墨，可在紫外光照下固化。干膜易于操作、穩(wěn)定；濕膜成本更低，更符合細(xì)線(xiàn)化需求。傳統(tǒng)的圖形化方式有干膜+汞燈、濕膜+汞燈的組合，汞燈用于提供曝光所需的紫外光源。在圖像化階段，無(wú)論使用干膜or濕膜，曝光都是必不可少的一個(gè)步驟，相關(guān)光刻設(shè)備也是目前整個(gè)電鍍銅工藝中研發(fā)難度最大、價(jià)值量最大的環(huán)節(jié)。根據(jù)是否需要使用掩模版，可以將光刻分為掩膜光刻和直寫(xiě)光刻。掩膜光刻即需要掩膜版對(duì)圖案部分進(jìn)行保護(hù)，經(jīng)過(guò)PCB領(lǐng)域的多年發(fā)展，目前可分為接近/接觸式光刻、光學(xué)投影式光刻。接近/接觸式光刻是最成熟的光刻技術(shù)，使用汞燈作為光源，利用電極控制掩模版和襯底之間的間隙調(diào)節(jié)接觸方式，調(diào)整掩模版和襯底相對(duì)位置和角度實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)曝光。相比接觸式對(duì)材料和掩模版的污染，接近式中掩模版與襯底保持約10um的距離，在保證材料質(zhì)量的同時(shí)延長(zhǎng)了掩模版的使用壽命，但其分辨率較低，工業(yè)生產(chǎn)中一般只在3um以上不需要高分辨率的情況下使用。投影式光刻使用汞燈或紫外激光作為光源，采用透鏡成像原理，通過(guò)光學(xué)投影系統(tǒng)，將圖形轉(zhuǎn)移至襯底上，進(jìn)一步提高了掩模版和基片之間的距離，避免物理接觸。這一原理也使得掩模版和襯底的大小不需要再是1：1，以此又衍生出步進(jìn)式光刻。步進(jìn)式可適配大尺寸基片，保持透鏡尺寸不變，通過(guò)調(diào)整掩模版和襯底的尺寸比例為n：1（n一般為4或5），再將基片分為幾個(gè)小區(qū)域，先曝光一個(gè)區(qū)域，結(jié)束后通過(guò)步進(jìn)器只需調(diào)整基片位置，使下一個(gè)區(qū)域?qū)?zhǔn)曝光位置，進(jìn)行曝光即可。投影式光刻的分辨率為0.25m~1um，在精度、產(chǎn)能方面能滿(mǎn)足大多數(shù)制程需求，是當(dāng)前的主流光刻技術(shù)之一。直寫(xiě)光刻將掩膜和曝光結(jié)合，不需要掩模版轉(zhuǎn)移圖形，用計(jì)算機(jī)控制的高精度光束聚焦投影至涂覆有感光材料的基材表面上，直接進(jìn)行掃描曝光。省去多個(gè)環(huán)節(jié)，節(jié)省時(shí)間成本，提高工作效率。根據(jù)輻射源的不同，分為帶電粒子直寫(xiě)光刻、光學(xué)直寫(xiě)光刻。帶電粒子直寫(xiě)光刻的輻射源選用電子束或離子束。高能電子波長(zhǎng)短，分辨率高，可用于納米尺度的微細(xì)結(jié)構(gòu)加工，但電子束發(fā)射器成本昂貴，難以精準(zhǔn)控制刻蝕深度，需要先長(zhǎng)時(shí)間積累高能電子再進(jìn)行作業(yè)，不適合量產(chǎn)需求。離子質(zhì)量大，可以減小鄰近效應(yīng)，但穿透深度不夠，能量分散，導(dǎo)致分辨率較低。光學(xué)直寫(xiě)光刻主要是指激光直接成像技術(shù)（Laserdirectimaging，LDI），通過(guò)光學(xué)反射原理獲得大量激光束同時(shí)進(jìn)行掃描，分辨率100nm~500nm，且可以實(shí)現(xiàn)高速的無(wú)掩膜光刻，圖像解析度高，在光伏領(lǐng)域使用，可匹配細(xì)線(xiàn)化，提升產(chǎn)品良率，滿(mǎn)足量產(chǎn)需求。LDI的核心零部件是DMD數(shù)字微鏡。其主要原理是利用計(jì)算機(jī)把對(duì)應(yīng)的光刻圖案輸至DMD芯片中，DMD微鏡陣列根據(jù)光刻圖案調(diào)整對(duì)應(yīng)的微鏡轉(zhuǎn)角，同時(shí)準(zhǔn)直光源照射至DMD微鏡陣列表面，產(chǎn)生與光刻圖案相符的光圖像，光圖像通過(guò)投影曝光鏡頭成像至基材表面，基材在受控的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上完成多次往返掃描運(yùn)動(dòng)和圖形拼接，實(shí)現(xiàn)任意圖形的高精度光刻。3.2.2銅電鍍電鍍?cè)O(shè)備及工藝詳解按照電池片懸掛方式分類(lèi)，目前主要的電鍍銅技術(shù)包括垂直電鍍和水平電鍍。光伏行業(yè)的電鍍技術(shù)承襲自PCB電鍍銅，垂直電鍍技術(shù)使用導(dǎo)電性能良好的掛具懸掛電池板，使其浸沒(méi)在電鍍液中作為陰極。后為適應(yīng)光伏行業(yè)需求，進(jìn)行了一定的改良，并衍生出連續(xù)垂直電鍍。改良后的垂直電鍍采用夾點(diǎn)式接觸，即掛具和電池板為點(diǎn)接觸，減小了掛具對(duì)電池片的遮擋面積。連續(xù)垂直電鍍工藝不含去膜和鍍/化錫工序，增加對(duì)掛具的清洗工序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；可兼容多種尺寸的電池片；槽體大，液面相對(duì)平穩(wěn)，保障電鍍過(guò)程穩(wěn)定。垂直電鍍技術(shù)在光伏行業(yè)中的應(yīng)用表現(xiàn)出一些“水土不服“現(xiàn)象：電池片上難以做夾點(diǎn)；電池片本身太薄，影響碎片率；自動(dòng)化困難等。在垂直電鍍的基礎(chǔ)上，水平電鍍技術(shù)延伸發(fā)展。水平電鍍技術(shù)使用導(dǎo)電輥將電池板沿平行于電鍍液液面方向傳送，不需要做夾點(diǎn)；對(duì)電池片尺寸厚度沒(méi)有要求；電鍍均勻性更好；且電鍍傳送速度快，符合光伏量產(chǎn)需求。水平電鍍技術(shù)成為各廠(chǎng)商研究的重點(diǎn)方向，包括太陽(yáng)井、捷德堡在內(nèi)，未來(lái)有望成為主流電鍍技術(shù)。4、思考：從HJT角度看金屬化環(huán)節(jié)走向銅電鍍的必然性電鍍銅和HJT電池的升級(jí)邏輯一致。HJT電池制程簡(jiǎn)單，工藝成本低，工藝過(guò)程中的效率損失小，實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換效率更高；電鍍銅以純銅作電極實(shí)現(xiàn)去銀化，金屬導(dǎo)電率也明顯優(yōu)于引入了有機(jī)溶劑的低溫銀漿/銀包銅方案，兩者均是從降本和增效的雙重路徑進(jìn)行技術(shù)迭代。此外，透明導(dǎo)電層（TCO）的技術(shù)發(fā)展也使得電鍍銅在HJT電池制備中成為更有優(yōu)勢(shì)的金屬化工藝。HJT電池電極直接接觸TCO層，與PN結(jié)和載流子輸運(yùn)區(qū)域無(wú)直接關(guān)系，TCO作為連通太陽(yáng)能電池光生伏特效應(yīng)和輸出的重要橋梁，承擔(dān)著透光和導(dǎo)電的雙重作用。TCO層的材料選擇以低電阻、高透過(guò)為基本要求，目前市場(chǎng)上普遍使用氧化銦錫（ITO）。ITO通過(guò)在氧化銦中摻雜錫制備得到，是透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟的材料，但在光伏應(yīng)用上存在3個(gè)明顯缺點(diǎn)：1、元素銦資源稀有，價(jià)格昂貴；2、銦錫氧化物微毒，在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中對(duì)人體和環(huán)境都會(huì)造成危害；3、刻蝕艱難，絨面結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致光散射能力較差。因此，光伏行業(yè)TCO去銦化進(jìn)程更多是在透明導(dǎo)電材料選擇上的迭代，而非ITO摻雜成分或含量上的更新。鋁摻雜的氧化鋅（AZO）是目前便宜無(wú)毒，光電性能可媲美ITO，在太陽(yáng)能電池中最具發(fā)展?jié)摿Φ耐该鲗?dǎo)電材料。雖然AZO的電阻率始終比ITO大1個(gè)數(shù)量級(jí)，但其高透射率窗口比ITO寬，隨膜厚變化較小，光學(xué)性能更優(yōu)，在厚度允許的情況下，兩者的品質(zhì)因子可達(dá)到相同數(shù)量級(jí)，即光電綜合性能相當(dāng)。在AZO作為透明導(dǎo)電層的未來(lái)，電鍍銅工藝能更好地保證轉(zhuǎn)換效率。電鍍銅工藝降本增效實(shí)力強(qiáng)勁，設(shè)備成本仍有突破空間。電鍍銅金屬化環(huán)節(jié)成本主要包括設(shè)備成本、掩膜成本（假設(shè)為低成本濕膜路線(xiàn)）、添加劑成本和其他成本。根據(jù)目前電鍍銅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度，我們假設(shè)應(yīng)用于HJT電池片的電鍍銅前道設(shè)備6000萬(wàn)元/GW，后道設(shè)備9000萬(wàn)元/GW，設(shè)備折舊期限為十年。根據(jù)調(diào)研口徑，目前電鍍銅濕膜成本約為0.03元/w，添加劑成本為0.02-0.03元/w，按以上假設(shè)，我們測(cè)算目前電鍍銅環(huán)節(jié)總成本可達(dá)0.08元/w，較當(dāng)前HJT漿料單瓦成本節(jié)約4分錢(qián)，與55開(kāi)銀包銅路線(xiàn)的降本程度持平。但考慮到電鍍銅環(huán)節(jié)實(shí)際所帶來(lái)的效率提升，實(shí)際成本預(yù)計(jì)將低于銀包銅+0BB方案。電鍍銅產(chǎn)業(yè)化目前仍面臨產(chǎn)能不足、良率低、設(shè)備及濕膜成本較高等問(wèn)題，預(yù)計(jì)后續(xù)技術(shù)將繼續(xù)攻克痛點(diǎn)，設(shè)備和濕膜成本有望降低，疊加薄片化等技術(shù)為HJT工藝帶來(lái)更大的降本空間。異質(zhì)結(jié)友好型的鈣鈦礦疊層技術(shù)備受認(rèn)可?；诋?dāng)前晶硅電池成熟的市場(chǎng)環(huán)境和對(duì)鈣鈦礦可靠性的質(zhì)疑，鈣鈦礦/晶硅疊層電池相比純鈣鈦礦電池更容易被市場(chǎng)接受。在N型電池新技術(shù)中，TOPCon結(jié)構(gòu)復(fù)雜，疊加鈣鈦礦需要去除絕緣的氧化鋁，將氮化硅改為透光性較差的TCO，這使得TOPCon失去了本身的高電流優(yōu)勢(shì)；HJT結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、工藝簡(jiǎn)潔，本身結(jié)構(gòu)中的TCO層也與鈣鈦礦適配，因此異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦的疊層方案更為理想。根據(jù)HJT對(duì)柵線(xiàn)導(dǎo)電率和電池效率的追求，鈣鈦礦/HJT疊層電池的正背面柵線(xiàn)工藝也必然走向電鍍銅。電鍍銅同樣也是純鈣鈦礦電池柵線(xiàn)降本路徑。環(huán)境對(duì)鈣鈦礦材料長(zhǎng)期性的制約使得純鈣鈦礦電池必須表現(xiàn)出遠(yuǎn)超晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率才能獲得市場(chǎng)的進(jìn)一步認(rèn)可，除了材料本身的高效率優(yōu)勢(shì)外，在電流輸運(yùn)效率也極為關(guān)鍵。考慮到成本和穩(wěn)定性的需求，單結(jié)鈣鈦礦電池的TCO層材料多選用FTO，其光電性能相比ITO并不具有優(yōu)勢(shì)，此時(shí)就對(duì)柵線(xiàn)的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，因此電鍍銅無(wú)疑是純鈣鈦礦電池金屬化降本的必由之路。5、投資分析邁為股份：絲網(wǎng)印刷設(shè)備領(lǐng)軍者，HJT設(shè)備技術(shù)開(kāi)拓者。公司主營(yíng)太陽(yáng)能電池絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線(xiàn)成套設(shè)備，構(gòu)建九宮格產(chǎn)品矩陣，多層次、立體化布局光伏、顯示、半導(dǎo)體三大領(lǐng)域。在HJT設(shè)備方面，自2019年1月啟動(dòng)HJTPECVD及其配套設(shè)備，邁為先后首創(chuàng)性地研制了第一代產(chǎn)能200MW、第二代產(chǎn)能400MW、第三代產(chǎn)能600MW的PECVD整線(xiàn)設(shè)備，2022年市占率超過(guò)80%。2022年9月，邁為股份聯(lián)合澳大利亞金屬化技術(shù)公司SunDrive采用邁為自主創(chuàng)新的可量產(chǎn)微晶設(shè)備技術(shù)和工藝研制的全尺寸(M6