光伏設備行業(yè)市場分析

光伏設備行業(yè)市場分析1.N型電池優(yōu)勢明顯，電鍍銅技術助力發(fā)展1.1.N型電池時代將至，HJT電池大勢所趨N型電池轉換效率卓越，HJT電池市場潛力巨大。目前PERC電池轉換效率已接近極限，難以繼續(xù)提升。HJT電池轉換效率遠高于PERC，無PID和LID效應，衰減率較TOPCon更低，首次衰減率為1%、線性衰減率為0.25%，結合HJT本身具有的更高雙面率、更低溫度系數(shù)等特點，能夠使電池提供更多發(fā)電量。除此之外，HJT更適合鈣鈦礦疊層和薄片化技術，在增效降本領域大有空間。1.2.“去銀降本”必經(jīng)之路，HJT仍有巨大提升空間銀漿成本高昂，去銀降本是HJT必經(jīng)之路。根據(jù)測算，在2022年底硅料240元/kg、M6硅片4.5元/片時，TOPCon總成本約為0.85元/W、HJT總成本約為0.91元/W。HJT電池銀漿耗量大，且所用低溫銀漿原料依賴進口，價格高昂。根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2021年HJT銀漿耗量為180mg/片，高于TOPCon電池160mg/片和PERC電池90mg/片，銀漿成本也高達0.18元/W，遠高于TOPCon電池0.11元/W和PERC電池0.07元/W，HJT去銀降本勢在必行。1.3.電鍍銅鋒芒初現(xiàn)，助力降本增效電鍍銅推動“去銀化”，助力HJT降本增效。目前，有助于HJT減少銀漿成本的方案主要包括銀漿國產化、柵線圖形優(yōu)化（MBB、0BB）、激光轉印、銀包銅和電鍍銅技術。激光轉印/0BB能節(jié)省30%-40%銀耗量；華晟公告12BB銀耗量已降至150mg/片，相比節(jié)省21%，疊加銀包銅有望節(jié)省近50%銀耗量。電鍍銅主要利用電解原理在導電層表面沉積銅，從而完全替代銀，實現(xiàn)“去銀化”。根據(jù)長江有色金屬網(wǎng)數(shù)據(jù)，2023年7月17日白銀價格約為5770元/千克，銅價約為69.48元/千克，銅代替銀能夠實現(xiàn)有效降本。另外，HJT柵線寬約為40μm，使用電鍍銅技術有望降至25μm以下，能夠有效減少原料用量。除降本外，銅柵線相比銀柵線具有形貌更好、體電阻率更低、導電性更強等優(yōu)勢。另外，電鍍銅柵線高寬比可達1.3，與高寬比0.3的絲網(wǎng)印刷相比收集光生載流子的能力更強，能夠提升電池的絕對轉換效率。2.工藝詳解：涵蓋四大環(huán)節(jié)，工藝選擇有待驗證2.1.種子層制備：提高技術成熟度+簡化工藝流程實現(xiàn)降本2.1.1.種子層作用及材料選擇：三大功能助力性能提升，銅鎳合金為理想材料種子層是沉積在TCO表面的金屬薄膜，其主要作用為增強銅電鍍電極與TCO薄膜間的結合力、防止銅擴散造成的硅體污染和提高待鍍區(qū)域導電性。種子層能夠增強銅電鍍電極與TCO薄膜間的結合力。HJT電池通過在非晶硅和電極之間插入光電性能較好的TCO（TransparentConductiveOxide，透明導電氧化物）薄膜彌補非晶硅摻雜層較弱的橫向導電性。TCO薄膜主流材料為氧化銦錫，但由于銅的化學活性弱于銦和錫，難以形成化學鍵，因此銅鍍層和TCO間主要以物理鍵范德華力為附著力，結合力較弱，容易引起電極脫落。故一般在電鍍金屬和透明導電薄膜之間沉積一層約100nm厚的種子層來改善電極的附著性能。種子層能夠阻擋銅向硅片擴散。銅在硅中沿硅晶晶格點間隙移動的特殊擴散機制使其在硅中有極高的擴散速率，且銅在硅體中為深能級受主雜質，易在禁帶產生復合中心，降低少數(shù)載流子的壽命，有損電池性能。制備種子層后，可以根據(jù)種子層采用的不同材料在銅硅體系之間形成消耗型/阻塞型/非晶型阻擋層。銅合金已被驗證為先進半導體器件的種子層，當銅合金退火時，與銅共沉積的金屬原子可以通過與二氧化硅反應形成氧化物阻擋層。種子層能夠充當陰極提供電勢。金屬種子層具有較高的橫向電導率，使得電鍍夾點至電池邊緣的電位梯度較小，有利于實現(xiàn)HJT電池雙面均勻電鍍。銅鎳合金是種子層理想材料。種子層的材料可以采用具有較好附著特性的單元素金屬鎳、銅，以及接觸電阻率較低的銅鎳合金進行制備，超高深徑比或特殊結構可能需要采用金種子層。金屬鎳在硅中擴散速率較慢。銅種子層在電鍍時導電，電鍍液中的銅離子與電子結合形成鍍在種子層表面的銅柵線。銅種子層可以提供銅晶核，晶核越多，后續(xù)鍍銅時的銅結晶越均勻，但銅種子層具有易氧化的劣勢。銅鎳合金種子層具有較強潛力，其在具備較好附著力的同時，接觸電阻（0.6mΩ?cm2）也比銅種子層（1.18mΩ?cm2）更低，可以有效提高HJT電池填充因子及轉換效率。2.1.2.種子層制備方案：有種子層為主流，無種子層方案助力降本目前種子層制備包括整面種子層、局部種子層和無種子層三個方案。1）整面種子層整面種子層主要通過磁控濺射等物理氣相沉積來實現(xiàn)。種子層制備方法包括物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、印刷、噴涂等。其中，磁控濺射PVD是一種在靶材背面添加磁體的PVD方式，利用濺射源在腔室內形成交互的電磁場，延長電子的運動路徑，進而提高等離子體的濃度，最終實現(xiàn)更多的沉積。目前磁控濺射PVD因其極佳的沉積效率和大尺寸范圍的沉積厚度控制等優(yōu)勢在金屬薄膜PVD中處于主導地位。沉積種子層的設備一般選用PVD設備，沉積TCO膜層的PVD時也可使用相同的設備。目前捷得寶布局整面種子層方案。整面種子層方案難度主要體現(xiàn)在工藝方面。整面制備種子層即在整個TCO表面沉積金屬種子層，并在掩膜電鍍后刻蝕掩膜非電鍍部分種子層。整面種子層可以提升TCO層與銅柵線的附著力和導電性，但路線步驟較多會導致良率下降，種子層制備與蝕刻使得成本上升，種子層蝕刻溶液可能會刻蝕TCO層。該方案為傳統(tǒng)電鍍工藝的主流路線，但應用在光伏電池制備中還需解決以下問題：（1）整面種子層需配合圖形化環(huán)節(jié)實現(xiàn)選擇性電鍍，增加量產工藝難度；（2）圖形化環(huán)節(jié)使用的干膜或油墨均為有機污染物，化學去除掩膜將產生高昂的有機污染廢水處理費用；（3）連續(xù)鍍膜產生的高溫會破壞非晶硅層等進而對HJT電池完成鍍種子層后的最終質量產生影響，影響良率；（4）薄膜的透過率因銅種子層的制備下降，導致光電轉換率降低，且銅種子層易氧化；（5）制備種子層需要增加PVD設備投資。2）局部種子層局部種子層通過激光轉印、噴墨印刷等方式實現(xiàn)特定區(qū)域的種子層沉積。以激光轉印實現(xiàn)種子層選擇性沉積為例，首先在TCO表面沉積一層介電質，如SiNx、SiO2、Al2O3等，再在塑料載體箔上沉積鎳釩（NiV）種子層，并通過激光將種子層從塑料載體轉印至電池待電鍍位置。根據(jù)介電質的厚度及穩(wěn)定性，可能需要在轉印種子層表面進行二次激光處理，使種子層穿過介電質實現(xiàn)與TCO的粘附，最終在簡化圖形化及后處理環(huán)節(jié)的基礎上實現(xiàn)選擇性電鍍，有利于節(jié)約種子層的蝕刻成本，避免TCO層被蝕刻。局部種子層是電鍍銅工藝簡化的關鍵發(fā)展方向之一。電鍍銅雖然通過以銅代銀降低了電極材料成本，但內含7-9步的復雜工藝流程卻增加了設備及耗材投資，造成了一定的成本壓力。因此，工藝簡化對于電鍍銅在光伏行業(yè)大規(guī)模應用至關重要。選擇性沉積種子層是工藝簡化的關鍵方向之一，太陽井布局了局部種子層方案。3）無種子層無種子層節(jié)省了種子層的制備成本和蝕刻成本，避免TCO層被蝕刻，保證TCO層透光率。TCO是一種在可見光光譜范圍透過率很高且電阻率較低的薄膜材料，可以以較小的接觸電阻導出電流，是較為優(yōu)質的導電層。同時，TCO類別中的ITO及IWO薄膜已被測試為有效的銅擴散勢壘，保證了無種子層電鍍技術的可行性。2022年9月，邁為股份聯(lián)合澳大利亞金屬化技術公司SunDrive采用邁為自主創(chuàng)新的可量產微晶設備技術和工藝研制的全尺寸（M6，274.5cm2）N型晶硅異質結電轉換效率高達26.41%。而在電池的金屬化方面，SunDrive對其原有的無種子層直接電鍍工藝進行優(yōu)化，提高了電極高寬比（柵線寬度可達9μm，高度7μm），工序減少的同時良率提升。TCO層與銅柵線的接觸問題有待解決。因為無種子層方案沒有額外種子層增強銅層和TCO之間的附著力使得銅柵線應力更大，更易導致脫柵，這進一步提高了對電鍍設備及工藝流程的要求。此外，無種子層電鍍需要將電鍍液從硫酸銅藥水更換為堿性藥水，因此要求掩膜具備抗堿性，從而抬升了掩膜成本。2.2.圖形化：電鍍銅核心工藝環(huán)節(jié)之一，主流路線仍在探索圖形化環(huán)節(jié)為電鍍銅核心工藝環(huán)節(jié)之一。這一環(huán)節(jié)主要通過全面沉積種子層上的非電鍍區(qū)形成掩膜-種子層相間排列的電極圖形，幫助后續(xù)電鍍中銅離子在種子層裸露處實現(xiàn)選擇性沉積。目前圖形化工藝主要分為光刻路線和激光路線兩大類，主流工藝仍在探索。2.2.1.光刻路線：濕膜油墨更具綜合優(yōu)勢，直寫光刻發(fā)展前景良好光刻技術屬于微納加工技術中的圖案化技術，利用光學-化學反應原理和化學、物理刻蝕方法，將設計好的微圖形結構轉移到覆有感光材料的基材表面上。在光伏電鍍銅領域，光刻的工藝流程主要包括預處理、涂膠、曝光、顯影、去膠和刻蝕等環(huán)節(jié)。目前，國內布局光刻的企業(yè)主要有芯碁微裝、蘇大維格、邁為股份、太陽井等，感光材料和曝光工藝均存在多種可選方案。1）涂覆感光材料感光材料是光刻工藝最重要的耗材，其性能很大程度上決定加工成品的精密程度和良品率。光伏電鍍銅領域應用的感光材料分為干膜材料和濕膜油墨兩類，目前濕膜油墨性能略差但價格低于干膜，適用于追求低成本的光伏行業(yè)。干膜（Dryfilm）是一種高分子化合物，經(jīng)紫外線照射后產生聚合反應，形成穩(wěn)定物質附著于基板表面，從而達到阻擋電鍍和蝕刻的功能。干膜由聚酯薄膜（載體）、感光膠層（主體）及聚烯烴膜（保護膜）三部分構成，其中感光膠層的成分主要為粘結劑、單體、光引發(fā)劑、熱阻聚劑、溶劑等。貼膜時撕去聚乙烯保護膜，在加熱加壓的條件下將感光膠層連同聚酯薄膜一起平整地粘附于種子層表面，抗蝕劑層受熱軟化后流動性增加，借助熱壓輥的壓力和光阻劑中粘結劑的作用完成貼膜，最后在曝光完成后撕去聚酯薄膜。濕膜（Wetfilm）是一種光成像抗蝕抗電鍍油墨，其主要成分包含樹脂、活性稀釋劑、光引發(fā)劑和助劑等。油墨在曝光時發(fā)生聚合反應而固化，反應機理如下：光引發(fā)劑在紫外光線的激化下吸收光能成為自由基，單體在自由基的加成作用下產生交聯(lián)反應，形成聚合物。不同于干膜，濕膜直接以液態(tài)的形式涂覆在待加工基材的表面，涂布方式包括滾涂、噴涂、旋涂、浸沒、絲網(wǎng)印刷等。在光伏電鍍銅領域，濕膜具備成本低、分辨率高、刻蝕效果佳等優(yōu)勢。1）成本低。濕膜成本低于干膜，更符合光伏行業(yè)大規(guī)模生產的要求。以M6硅片為例，干膜耗費0.5元/片，濕膜僅需0.2元/片；2）分辨率高。濕膜分辨率更高，可用以制備更細的銅柵線。目前捷得寶可利用油墨掩膜技術制備15μm寬的銅柵線，而干膜能夠實現(xiàn)的最小線寬為20μm；3）刻蝕效果佳。濕膜顯影后形貌更佳，利于制備更精細的電極結構。顯影后濕膜光刻膠邊緣較直，臺階明顯且表面平整，精準把握刻蝕時間后可獲得質量較好的電極;而干膜光刻膠經(jīng)過顯影及后烘等工藝后邊緣會腫脹或變形，導致刻蝕得到的電極不直，存在較多毛刺。2）曝光曝光是光刻工藝的重要工序之一，利用光照將圖形轉移至光刻膠。根據(jù)曝光過程中是否使用掩膜版（又稱光罩、光掩膜等，微電子制造過程中的圖形轉移工具或母版），光刻技術可分為掩膜光刻和直寫光刻（又稱無掩膜光刻）兩類。目前直寫光刻類別中的激光直寫光刻在成本與自動化等方面更具優(yōu)勢。掩膜光刻由光源發(fā)出的光束，經(jīng)掩膜版在感光材料上成像，具體可分為接近、接觸式光刻以及投影光刻。相較于接觸式光刻和接近式光刻技術，投影式光刻技術更加先進，能夠在使用相同尺寸掩膜版的情況下借助投影原理獲取更小比例的圖像，從而實現(xiàn)更精細的成像。直寫光刻由計算機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，直接進行掃描曝光，可根據(jù)輻射源的不同進一步分為光學直寫光刻（激光直寫光刻）與帶電粒子直寫光刻（離子束直寫光刻、電子束直寫光刻）。從精度和靈活度兩方面來看，目前激光直寫在光伏電鍍銅領域發(fā)展前景較好。精度方面，激光直寫光刻與光學投影式光刻均能滿足銅電鍍的精度要求。銅電鍍的線寬要求為5-20μm。直寫光刻中，1）帶電粒子直寫光刻在大規(guī)模生產中會產生較為嚴重的鄰近效應，嚴重影響圖形的分辨率及精度，目前主要應用在高端IC掩膜版制版領域，應用領域較為狹窄；2）激光直寫技術受限于激光波長，在光刻精度上不如帶電粒子直寫光刻技術，無法滿足高端半導體器件制造的需求，然而目前最高精度可達5μm的線寬可以滿足電鍍銅基本精度要求。掩膜光刻中，1）接近、接觸式光刻能夠實現(xiàn)的最小線寬約50μm，精度不足；2）光學投影式光刻精度最高，可用以制備1μm以下的柵線，遠超銅電鍍的精度門檻，但考慮到成本原因，不適用于光伏行業(yè)大規(guī)模生產。靈活度方面，無需掩膜版的直寫光刻工藝靈活度更高，擴產難度相對較低。1）直寫光刻無需頻繁換版。光刻膠揮發(fā)易對掩膜版造成污染，進而影響成品率。接觸式一般每做20-30片即需更換掩膜版，非接觸式幾十或幾百片換一次版，更換和清洗頻率較高，操作流程繁瑣；2）直寫光刻變更圖樣更便捷。泛半導體器件升級迭代快，圖樣發(fā)生變動時，掩膜光刻需重新從庫房調配掩膜版，操作繁復，管理費用較高，而直寫光刻僅需操作軟件即可實現(xiàn)圖紙的快速更替，靈活度更高；3）直寫光刻擴產難度相對較低。直寫光刻自動化程度高，可一次性設置多個掩膜圖形，較版式固定的掩膜光刻更易實現(xiàn)一版多片，擴產難度低于掩膜光刻。2.2.2.激光路線：工藝流程精簡，適配HJT難度較大激光路線無需曝光、顯影環(huán)節(jié)，工藝流程更為簡單。激光開槽利用脈沖式高功率激光束去除導電金屬層待電鍍區(qū)域上的絕緣掩膜層，以露出下方的金屬導電層，形成圖形化掩膜。工藝環(huán)節(jié)的精簡有利于縮短工時、降低生產成本，也有效避免了顯影等工序中的廢液排放污染問題。目前國內的帝爾激光主攻激光路線。激光開槽實際操控難度大，現(xiàn)階段應用在HJT電池上面臨較大阻力。精準開槽要求定位最優(yōu)化的能量密度分布，精確控制激光作用時間，同時保證每個脈沖嚴格一致。若激光功率過小則無法完全去除掩膜材料，若過大則燒蝕作用過強，可能導致硅襯底材料的損傷，對成品率和轉化效率造成不利影響。HJT電池的氫化非晶硅層對高溫極度敏感，在250-300°C的溫度下暴露幾分鐘后，器件將完全失靈，激光加工產生的不良光熱副作用將對HJT電池造成損傷。2.3.電鍍：三大工藝各具特色，設備持續(xù)升級電鍍是電鍍銅的核心環(huán)節(jié)，其目的是在掩膜開口處通過電鍍沉積金屬銅，形成銅電極。電鍍環(huán)節(jié)直接影響電池片的產能和良率，需要控制鍍層的厚度、寬度、均勻性，工藝復雜并且需要與圖形化方案相互銜接與配合，技術壁壘高。2.3.1.電鍍環(huán)節(jié)影響因素繁多，工藝流程復雜電鍍是利用電解原理，在外加直流電作用下，通過氧化還原反應，使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬的過程。連接外加電源正極的為電解池陽極，金屬在陽極發(fā)生氧化反應，失去電子生成金屬離子，在電流強壓下，電子通過外電路移動至陰極，金屬離子在電解液中游走至陰極。連接外加電源負極的為電解池陰極，發(fā)生還原反應，金屬離子和電子結合生成金屬沉積在待鍍件表面。在電鍍銅環(huán)節(jié)中，待鍍件連接陰極，銅板連接陽極，聯(lián)通電路后，金屬銅失去電子生成銅離子進入電解液，銅離子在陰極接受電子還原為銅金屬沉積在鍍件表面形成銅鍍層。電鍍環(huán)節(jié)影響因素繁多，工藝流程復雜。電鍍過程中，電流密度、鍍液濃度、鍍液溫度、是否攪拌、電鍍添加劑的選擇、電源波形等因素均將對銅柵線均勻性、結合力和鍍層表面光滑度產生較大影響，電流密度對銅離子沉積速率和鍍層結晶粗細影響較大，電解質溶液濃度直接影響電化學反應速率和穩(wěn)定性，總電荷量、電鍍時間則影響金屬層厚度。2.3.2.電鍍環(huán)節(jié)技術路線多樣，設備持續(xù)升級電鍍環(huán)節(jié)可以通過垂直電鍍、水平電鍍及光誘導技術實現(xiàn)，其中垂直連續(xù)電鍍和水平電鍍是目前的主流技術。目前國內布局垂直電鍍工藝的企業(yè)主要是東威科技，布局水平電鍍工藝的企業(yè)有捷得寶、寶馨科技等。垂直電鍍技術成熟度較高，但其產能水平較低，滿足光伏大產能需求面臨一定難度，且電鍍槽體較大、耗材用量較多、電鍍均勻性有待提升。水平電鍍則是一項全新研發(fā)的技術，制程難度更高，電池表面空洞、接觸穩(wěn)定性、電池片損傷等問題有待攻克，但藥水用量小，自動化水平高，產能較高，且在碎片率等性能指標上優(yōu)于垂直電鍍。2.3.2.1.垂直電鍍垂直連續(xù)電鍍又稱掛鍍，起源于PCB行業(yè)，在PCB行業(yè)應用已較為成熟。垂直電鍍通過接觸陰極的夾爪夾住待鍍件上預留的夾點，使得待鍍件與溶液表面垂直，掛在電鍍槽中進行銅電鍍。垂直連續(xù)電鍍技術比較成熟，但在光伏領域的應用存在以下問題：1）均勻性欠佳。由法拉第電解第一定律可知：電解時，在電極上析出或溶解物質的質量跟通過的電量成正比。電流在電鍍件上的分布取決于各部位與陽極的距離，靠近電極處電流密度較大，遠離則較小。因此在電流過高時，夾具的存在使得靠近觸點的地方鍍層厚，遠離觸點的地方鍍層薄。此外由于待鍍件與溶液表面垂直，不同深度溶液濃度不同，也會引起待鍍件不同位置鍍層厚度的差異。2）碎片率較高。垂直連續(xù)電鍍在PCB行業(yè)主要處理剛性元器件，而硅片脆弱易碎，夾具對電池片施加的作用力容易導致碎片，夾點處留下的印跡或隱裂對光伏電池片的外觀和發(fā)電效率也有一定程度的負面影響，因此在電池片薄片化趨勢下，使用硬質導電點夾持電池片的方式面臨越來越大的挑戰(zhàn)。3）自動化水平低、難度大，產能較小。夾具固定電池片需要人工上料，碎片和良率問題使得垂直電鍍的大規(guī)模自動化難度較大。且垂直電鍍的均勻性一般，故需放慢沉積速度充分反應以提高均勻性。又由于電流過高會導致電鍍不均勻，因此垂直電鍍的電流強度不能過大，再加上夾邊尺寸的限制，產能的提升受到制約，在對產能要求較高的光伏行業(yè)難以滿足需求。4）占地面積大，水電、氣排能耗指標高。2.3.2.2.水平電鍍水平電鍍是垂直電鍍的完善和延伸，基本原理與垂直電鍍相同，二者區(qū)別在于待鍍件的放置方式與傳送方式。在水平電鍍中，待鍍件水平置于電鍍槽中，待鍍表面平行于鍍液液面，通過滾輪與陰極連接，同時在滾輪的帶動下向前水平運動進入電鍍機。與垂直連續(xù)電鍍相比，水平電鍍有以下優(yōu)點：1）均勻性和良率較好。水平電鍍的夾持方式增加了陰極與欲鍍表面的接觸面積，待鍍件表面的電流密度分布更加均勻。采用鍍液循環(huán)模式+配置噴嘴噴流促進鍍液在電池片及種子層快速流動，減小了電池片各部位的電流密度差異，從而提高鍍層的均勻性。此外水平電鍍技術通常使用滾輪作為與電池片導電區(qū)域接觸的陰極材料，或利用滾輪帶液與電池片導電區(qū)域接觸，避免硬質接觸，有利于降低碎片率。2）生產效率高，產能大。水平電鍍無需進行手工裝掛，自動程度高。通過設計合適長度的槽體、提高傳輸?shù)乃俣?，可以實現(xiàn)理想的單位時間產片量，使其滿足大規(guī)模量化生產的需求。3）節(jié)約電鍍液。水平電鍍下，硅片水平放置。與垂直放置相比覆蓋硅片的電鍍液耗量更小，能夠節(jié)約電鍍液成本。4）占地面積小。由于水平電鍍無需留有裝夾位置，可以減小設備的占地面積，提高廠房空間利用率。水平電鍍技術制程難度較高且尚未成熟，仍存以下問題亟待攻克：1）待鍍件表面的空洞問題。電鍍過程中會產生密度較小的氫氣氣泡并上浮，當硅片水平放置時，氣泡無法排出，附著在待鍍件表面形成空洞，從而影響電池片的外觀和發(fā)電效率。2）電池片位置的固定問題。水平電鍍對電池片在溶液中移動時相對位置的準確性要求極高，而硅片質量較輕（5-10g/張），在移動過程中保持其相對位置的準確性難度較大。電鍍技術路線選擇的重點由水平電鍍與垂直電鍍的對比轉向提供電流的方式。區(qū)別于傳統(tǒng)的水平電鍍與垂直電鍍，太陽井提出了柔性接觸供電路線。使用柔性接觸導電材料，保持電池片上面干燥，整面接觸電極，下面接觸電鍍藥水，并使用大型機械手吸附實現(xiàn)電池片在電鍍藥水槽之間的轉移。2.3.2.3.光誘導電鍍光誘導技術（LIP,Light–InducedProcess）是電鍍技術的另一個分支。這一技術依靠外部光源照射到基體（鍍層金屬板）上生成電子，基體本身產生提供化學反應的電位，且不需要鍍液中的還原劑來還原金屬離子；而垂直電鍍或水平電鍍等濕法電鍍的電位差依靠外電源提供，還原金屬離子需要鍍液中的還原劑。光誘導沉積按反應類型可分為兩大類：光誘導分解型和光生電子型。光誘導分解型的反應原理是分子以光子的形式吸收輻射進行光化學轉化，其又可以細分為對光敏感的化合物本身吸收太陽能直接光解和通過光轉化為熱使對熱敏感的化合物在基體表面分解兩類。光生電子型則利用具有P-N結的半導體的光生伏特效應。在外光源的照射下半導體P-N結兩側的P區(qū)產生空穴、N區(qū)產生電子，并用N區(qū)的電子還原金屬離子。光誘導沉積技術可以提高太陽能的轉換效率和成品率。由于絲網(wǎng)印刷方式制得的正面柵線的寬度較寬（普遍在30μm～40μm），柵線邊緣會產生毛邊，導致遮光面積增加，影響光電轉換效率。光誘導電鍍方式獲得的電極較為致密，邊緣毛刺少、較為平滑，有助于降低電極的電阻率，提升電池的光電轉換效率。光誘導電鍍技術成熟度較低。由于該電鍍方式需要外加電源，結構復雜，裝置成本較高，電鍍效率有待提高。除了生產效率和經(jīng)濟效益之外，光誘導電鍍技術還面臨著沉積鍍層與基底結合強度較差、電鍍液穩(wěn)定性較低以及清潔生產等諸多方面的問題。雙面太陽能電池片的正電極的量產方式通常采用光誘導電鍍技術。2.4.后處理：去感光材料、刻蝕種子層、鍍錫抗氧化、表面處理四步完成電鍍銅收尾去感光材料即用退膜機洗去剩余的感光材料層，露出種子層?，F(xiàn)有退感光材料的技術有濕法腐蝕、等離子體刻蝕和激光刻蝕。刻蝕種子層即用蝕刻機蝕刻非電鍍區(qū)域的種子層，露出TCO透明導電層。刻蝕種子層的技術路線主要分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩種，濕法刻蝕使用液體速度更快，每分鐘去除的深度更大，且不會形成類似于直方的結構，但會均勻地刻蝕所有方向，從而導致橫向方向上的損耗，而干法刻蝕可以在某一特定方向上進行切割。濕法刻蝕會產生環(huán)境污染，因為使用過的液體溶液需在此工藝完成后進行丟棄處理，而干法刻蝕排放管線中會布置洗滌器，在向大氣排放廢氣前經(jīng)過中和過程，從而減少對環(huán)境的負面影響。鍍錫抗氧化。在銅電極的表面電鍍一層錫保護層。錫的導電性能較好，是比銅更活潑的金屬，比銅優(yōu)先失去電子，錫被氧化后產生一層二氧化錫，能防止進一步的氧化。該步驟可以有效減少銅的氧化，確保電池壽命。表面處理。進行退火、清洗、干燥等表面處理工藝，至此完成電鍍銅的全部工序。退火工藝是指將硅片加熱到一定溫度，在一定時間內保持溫度不變，最后緩慢冷卻的過程，目的是消除硅片中的缺陷，提高硅片的電學性能和穩(wěn)定性。3.產業(yè)進程：技術持續(xù)迭代，各大廠商積極布局3.1.電鍍銅自海外興起，提效作用明顯海外廠商布局電鍍銅技術多年。SunPowe推出的Maxeon系列電池從2004年開始進行了六次迭代，使用背面電鍍銅柵線，效率已從21%升至25%。Kaneka于2011年將電鍍銅用于HJT電池，成功實現(xiàn)TCO層鍍銅柵線，后又結合BC結構，于2017年8月將HJT電池效率升至26.63%。電鍍銅助力HJT電池降本增效。2018年Sunpreme將電鍍銅導入HJT中試線，將效率由銀漿絲網(wǎng)印刷電池22.7%提升24%。2016年國內廠商金石能源建設100MWHJT電鍍銅中試線，效率最高可達22.8%，2018年500MW量產線最高效率超23%。2022年，邁為股份合作SunDrive采用無種子層直接電鍍銅柵線工藝，將雙面微晶HJT轉換效率升至26.41%。電鍍銅技術也可應用于PERC和TOPCon。2013年9月，IMEC研發(fā)的156mm尺寸的i-PERC電池應用鎳/銅電鍍技術，最高效率可達20.7%，目前最新N型PERC電池轉換效率達22.5%。在TOPCon電池生產中，德國FraunhoferISE在2020年開始研究導入雙面電鍍銅工藝，理論效率可達22.7%。國內晶科太陽能使用RENA的電鍍銅設備，平均轉換效率可達22.6%。3.2.技術路線尚未定型，設備為量產主要瓶頸電鍍銅工序復雜，主流技術路線尚未定型。電鍍銅工藝主要以種子層制備、圖形化、電鍍及后處理四大環(huán)節(jié)替代了傳統(tǒng)異質結產線的絲網(wǎng)印刷和烘干環(huán)節(jié)，新增環(huán)節(jié)工序多且各環(huán)節(jié)設備原理差異較大，有較多技術路徑待驗證，目前主流路線尚未定型。成本是量產主要瓶頸，圖形化技術承壓大。高成本是電鍍銅量產的關鍵瓶頸，設備端不僅價值量大且技術壁壘高，是目前降本的主要突破口。PVD鍍種子層工藝相對成熟，實驗時可以與前道工序共用PVD設備，生產時需與前道工序分開獨立使用PVD設備，增加設備成本。圖形化曝光設備和電鍍設備在半導體和PCB領域已有非常成熟的應用，但在光伏行業(yè)須兼顧低成本和高效率，設備面臨大產能、低成本、高穩(wěn)定性等諸多要求。圖形化設備在精度或柵線寬度等維度可達標，具備工藝可行性，主要待解決問題為低成本實現(xiàn)大產能，其中投影曝光使用的濕膜材料與設備價格更低；激光直寫精度更高，可達10μm。電鍍柵線的脫落由圖形化處理表面不完整造成，圖形化將影響電鍍效果，進而影響良率。3.3.設備廠商齊發(fā)力，2024有望導入量產電鍍銅設備逐步從進口轉向國產，一體化及單一設備制造兩種商業(yè)模式并行，聚焦單一設備的模式競爭力相對薄弱。國內電鍍銅應用較國外起步比較晚，較多布局銅電鍍的電池廠商使用技術成熟但成本高昂的進口設備。但近年來國內越來越多設備廠商開始布局電鍍銅，2016年隆基開始申請電鍍銅相關專利，涉及背接觸電池制備技術的電鍍銅應用、組件制備和電鍍機。2018年起通威、愛旭等頭部電池片廠商也開始入局電鍍銅，申請了關于PERC、IBC電池電鍍的各類專利。目前設備廠商主要有兩種商業(yè)模式：1）提供整線解決方案。整線解決方案公司一般聚焦圖形化及電鍍環(huán)節(jié)核心設備研發(fā)生產。制備種子層的PVD設備技術成熟且非核心，一般由電池片設備廠直接提供。2）聚焦單一設備制造。目前芯碁微裝、蘇大維格等公司聚焦曝光機設備，東威科技、羅博特科等主攻電鍍技術。下游電池片廠商選擇不同廠商自行組成產線。由于圖形化及電鍍兩大核心環(huán)節(jié)設備及材料的匹配要求高，在沒有圖形化環(huán)節(jié)經(jīng)驗積累和驗證的情況下，只做電鍍設備的公司較難判斷匹配性能較好的電鍍設備研發(fā)方向。3.4.經(jīng)濟測算：電鍍銅降本效果凸顯，設備端為突破口2025年電鍍銅設備市場空間達72.9億元，2023-2025年CAGR達674%。隨著異質結電池滲透率不斷增加，降本增效各工藝流程不斷推進，我們預計2024年末去銀化的電鍍銅工藝將呈現(xiàn)成熟技術。目前，電鍍銅進展較慢，設備均在實驗中，尚未實現(xiàn)GW級別量產。我們估計當前單GW設備投資約1.5-2億元，隨著圖形化等技術的進一步成熟、材料成本下降、電鍍銅規(guī)模化量產，我們預計電鍍銅整線設備有望下降至1億元/GW。我們假設在異質結擴產電池中，2023-2025年電鍍銅滲透率分別為1.67%、10%和20%，單GW設備價值量分別為1.5/1.35/1.215億元，測算得電鍍銅設備2025年市場空間可達72.9億元，2023-2025年CAGR達674%。整線量產后，電鍍銅環(huán)節(jié)總成本有望達0.106元/W，較銀漿絲網(wǎng)印刷下降0.86元/W。電鍍環(huán)節(jié)技術在持續(xù)驗證中，假設未來電鍍銅良率將逐步趨近現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷良率98%，同時假設電鍍銅工藝能夠有效提升HJT電池轉換效率0.3%。僅考慮設備及耗材兩大非硅成本，基于電池片大尺寸發(fā)展趨勢，以M10尺寸電池片為例進行成本測算及比較：（1）目前低溫銀漿價格約為6500元/kg，HJT電池非硅成本在絲網(wǎng)印刷技術下為0.192元/W，在電鍍銅技術下為0.106元/W，降本幅度達45%；（2）隨著低溫銀漿國產化推進，假設低溫銀漿價格下降至最低極限值3000元/kg，電鍍銅依然具有0.043元/W的降本效果。電鍍銅良率在37%以上即可保持成本優(yōu)勢，目前設備端承擔主要降本壓力。電鍍銅工藝基本處于中試階段，良率尚無可靠數(shù)據(jù)。根據(jù)敏感性分析，當電鍍銅良率在37.2%以上時能夠具備成本優(yōu)勢。從成本結構來看，電鍍銅去銀化工藝顛覆了HJT電池非硅成本結構，耗材成本占比較絲網(wǎng)印刷少31%，設備端占比則從21%提升至52%，承擔了電鍍銅產業(yè)化進程主要降本壓力。4.重要公司分析4.1.邁為股份：HJT設備龍頭，持續(xù)推動圖形化設備業(yè)務4.1.1.深耕三大基準技術，積極開展圖形化設備業(yè)務HJT設備龍頭，積極發(fā)展圖形化設備業(yè)務。邁為成立于2010年，2018年于深交所創(chuàng)業(yè)板上市。邁為核心管理團隊及關鍵技術人員穩(wěn)定，公司累計取得264項專利。公司主營太陽能電池絲網(wǎng)印刷生產線成套設備，構建九宮格產品矩陣，多層次、立體化布局光伏、顯示、半導體三大領域。2021年9月與澳大利亞SunDrive合作使用無種子層直接銅電鍍工藝實現(xiàn)了M6尺寸HJT電池片25.54%的轉換效率，2022年8月效率進一步提升至26.41%。邁為與行業(yè)主要企業(yè)建立了穩(wěn)固的合作關系，包括隆基股份、通威股份、天合光能、晶科能源、晶澳科技等主流光伏企業(yè)。目前邁為自主研發(fā)圖形化環(huán)節(jié)設備，與啟威星等合作布局電鍍環(huán)節(jié)設備。4.1.2.公司收入快速增長，經(jīng)營趨勢良好公司業(yè)績穩(wěn)定增長。2022年公司實現(xiàn)營收41.48億元，同比上升34.01%，歸母凈利潤為8.619億，同比上升34.09%。2023年一季度營收額為11.57億元，同比上升38.64%，歸母凈利潤為2.21元，同比上升22.8%。公司運營狀況良好，營業(yè)收入和凈利潤均實現(xiàn)了較大幅度的增長，顯示出公司的發(fā)展?jié)摿Α?.1.3.絲網(wǎng)印刷設備龍頭，自主研發(fā)電鍍銅圖形化環(huán)節(jié)邁為生產的太陽能電池絲網(wǎng)印刷設備，應用于太陽能光伏產業(yè)鏈的中游——電池片生產環(huán)節(jié)，對電池片的產量、良率和轉換效率等關鍵指標有著重要作用。公司的銅電鍍的強項在于絲網(wǎng)印刷積累的圖形化技術，目前光刻工藝為銅電鍍圖形化主要技術路線，曝光設備為光刻圖形化環(huán)節(jié)的核心設備。4.2.蘇大維格：投影光刻設備龍頭，四大產品事業(yè)群并進4.2.1.專精微納光學，產品技術多樣深耕微納光學領域，布局四大產品事業(yè)群。公司成立于2001年，2012年于深交所創(chuàng)業(yè)板上市。公司以微納光學關鍵制造設備為基礎，建立起相應研發(fā)與生產制造體系，推動公共安全和新型印材、反光材料、消費電子新材料和高端智能裝備四大產品事業(yè)群發(fā)展。公司陸續(xù)推出多個系列光刻機與壓印設備，相繼攻克定向光變色膜原版制造、AR納米波導鏡片批量化生產等重要技術，增強公司的盈利能力與市場競爭力。4.2.2.公司收入改善，經(jīng)營趨勢向好公司業(yè)績回升，發(fā)展趨勢向好。2018-2022年公司營收CAGR為13.04%，2022年公司實現(xiàn)營收17.16億元，同比下降1.21%，歸母凈利潤為-2.79億，同比上升20.18%。2021年度公司利潤下滑較大，主要原因系子公司華日升微棱鏡反光材料銷量下滑和同期原材料價格上漲，導致公司計提商譽減值3.1億元。2022年常州華日升再次進行資產減值2.2億元，但收入情況同比已經(jīng)改善。2023年一季度營收額為3.93億元，同比下降1.02%，但歸母凈利潤為106.11萬元，同比上升104.56%，實現(xiàn)扭虧。公司前兩年的盈利困境問題基本解決，未來經(jīng)營情況預期向好。4.2.3.專注電鍍銅圖形化，助力電鍍銅降本增效蘇大維格在電鍍銅領域主要布局圖形化設備方面。在激光路線上，公司進度不慢于帝爾激光。公司激光轉印設備采用納米壓延技術，該技術精度高，可將銅柵線做得更為整齊。目前在潤陽科技進行中試，激光轉印設備大概6000萬/GW。公司光刻路線發(fā)展順利。根據(jù)公司2022年報，公司掩膜投影式銅電鍍圖形化設備測試進展順利，后續(xù)將配合客戶進行中試測試。2023年7月，公司自行研發(fā)的高速低成本投影光刻掃描設備已順利搭建完成，所產出柵線精度已達8.063微米，目前進入下游客戶驗證環(huán)節(jié)。此設備具有快速光刻、更高圖形化精度和大面積襯底實時三維導航自聚焦功能等方面優(yōu)勢。相較于LDI激光直寫方案，該方案具備成本低、核心零部件全部國產化等方面優(yōu)勢；相較于接近式曝光方案，投影光刻的光具有一定方向性，通過調節(jié)鏡頭角度更易實現(xiàn)柵線倒梯形結構，更好提升電池效率。2023年7月28日，公司大型紫外3D直寫光刻設備iGrapher3000下線并投入工業(yè)運行。4.3.羅博特科：光伏自動化設備龍頭，電鍍銅高效推陳出新4.3.1.光伏設備龍頭，深度布局電鍍銅公司以光伏自動化設備為基礎，擴展電鍍銅領域。公司主要為光伏電池、電子及半導體領域提供自動化設備，并提供智能化工廠解決方案。公司在2015年杭州賽昂實現(xiàn)銅電鍍在異質結量產化后便積極布局銅電鍍領域，2020年并購FiconTEC進入半導體及光電子領域，2023年與國家電投達成合作，共同研究VDI電鍍解決方案。4.3.2.公司營收恢復，發(fā)展趨勢向好營收逐漸恢復，盈利能力可期。公司2018-2022年營收CAGR為8.22%。公司2020年營收為5.28億，同比下降46.15%；2022年公司營收為9.03億，同比下降16.83%。根據(jù)公司年報，2020年下降系疫情和行業(yè)競爭加劇影響，2022年營收下降系上半年項目開發(fā)、原材料采購、生產制造、運輸物流、安裝調試等環(huán)節(jié)均受負面影響所致。公司2023一季度財務營收已達2.59億，同比上升30.51%，歸母凈利潤為423.61萬，同比上升44.71%，已擺脫上年宏觀經(jīng)濟因素影響，未來盈利能力預計有所恢復。4.3.3.電鍍銅設備研發(fā)進展迅速，在手訂單超13億公司致力布局圖形化和金屬化環(huán)節(jié)。公司與國電投就銅柵線異質結電池VDI電鍍解決方案達成戰(zhàn)略合作，2023年2月28日，公司向國電投新能源提供的銅電鍍設備已完成第一階段設備可行性驗證，產能可按需在7200wph-16000wph范圍調整，具有占地面積低、電力純水需求低等方面優(yōu)勢。2023年7月3日，公司完成單體GW銅電鍍設備制造與出貨，相較之前減少了20%的單線占地面積，且適用于BC等N型電池。2023年7月21日，公司披露自產電鍍銅設備能夠處理厚度為90-110μm的硅片。訂單在手超10億，推進銅電鍍項目落實。截至2023年6月，公司先后與英發(fā)集團、天合集團、通威集團、潤陽光伏、晶科集團、鈞達集團等光伏大型廠商簽訂合同約10億元，自動化設備盈利能力預計提升。除此之外，公司擬投資10億人民幣于南通新設子公司作為異質結電池設備項目主體，推進VDI電鍍技術。目前公司于龍港市國電投5GW高效異質結電池及組件生產基地項目也已開工。4.4.芯碁微裝：激光直寫光刻設備龍頭，拓展光伏電鍍銅曝光設備4.4.1.激光直寫設備已進入中試階段，拓展電鍍銅曝光設備產品線不斷向縱深發(fā)展，推動銅電鍍曝光設備的發(fā)展。芯碁微裝成立于2015年，于2021年上交所科創(chuàng)板上市。2023年2月，公司定向增發(fā)獲批通過，募集資金重要目標之一是打造公司在光伏等新應用領域的產業(yè)化應用。芯碁微裝是國內唯一一家半導體激光直寫制版光刻設備制造商，已