投资要点
　　◆产业合作加强，中试验证加速。相比丝印银浆，铜电镀电池预计降本6-8分/W、提效0.3%-0.5%，银价波动压力下，看好铜电镀长期发展空间。目前业内部分中试线逐步成熟，成本、产能、良率有待优化。2023H1起产业链合作加强，2023H2起中试验证有望加速，2024年有望进入小批量量产阶段。
　　◆技术方案多元化。种子层：整面种子层是目前主流，局部种子层步骤简洁、废液较少，无种子层降本优势显著。图形化：产业化初期硅片尺寸、栅线方案易变，受益图案编辑速度优势，直写光刻产业化领先，掩膜光刻正加速研制，长期关注两者降本进度；喷墨打印具备降本、环保优势，设备方案有待成熟；油墨是栅线宽度和均匀性的重要影响因素，光伏应用存在绒面、降本两大难点。电镀：电镀目前是产业瓶颈，产能和质量的影响要素涉及电力、化学、机械三大领域；电力方案，电流密度是首要参数，一定范围内与电镀产能成正比；化学方案，光伏电镀和传统电镀的镀液配方并无本质差异，产业化初期各家方案正加速细节优化；机械方案，不仅影响良率、占地面积，也会影响电镀产能，随着电力方案、化学方案逐步趋稳，电镀时间的提产作用逐步下降，传输时间已成为电镀产能的重要影响因素。其他电镀，TOPCon电镀难点在于镀镍拉力问题，BC电镀遮光容忍度较高。
　　◆量产前期设备投资先行。图形化环节，目前直写光刻产业化领先有望率先放量，重点关注芯碁微装，掩膜光刻具备供应链优势，重点关注苏大维格。电镀环节，VDI方案生产节拍及客户验证相对领先，重点关注罗博特科。整线方面，量产工艺整合难度较大，整线及材料协同开发有望助推产业化进度，重点关注太阳井、迈为股份。材料环节，油墨降本优势显著，兼容多种曝光方案，重点关注广信材料。同时，产业链协作加强趋势下，电池及组件开发有望加速，关注海源复材、通威股份、国电投。维持铜电镀行业“推荐”评级。
　　◆风险提示：产业化进展不及预期；工艺路线波动风险；行业竞争加剧风险；重点关注公司业绩不达预期风险；研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。
　　

研究报告全文：证券研究报告光伏设备2023年08月22日铜电镀行业专题提效利器无银终局评级推荐维持姚健证券分析师杜先康证券分析师S0350522030001S0350523080003yaojghzqcomcnduxk01ghzqcomcn最近一年走势相关报告铜电镀行业动态研究产业合作加强中试验证加速推荐光伏设备光伏设备沪深300姚健2023-06-1500142-00770-01683-02595-03508-04420沪深300表现表现1M3M12M光伏设备-99-165-447沪深300-24-55-102请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2投资要点产业合作加强中试验证加速相比丝印银浆铜电镀电池预计降本6-8分W提效03-05银价波动压力下看好铜电镀长期发展空间目前业内部分中试线逐步成熟成本产能良率有待优化2023H1起产业链合作加强2023H2起中试验证有望加速2024年有望进入小批量量产阶段技术方案多元化种子层整面种子层是目前主流局部种子层步骤简洁废液较少无种子层降本优势显著图形化产业化初期硅片尺寸栅线方案易变受益图案编辑速度优势直写光刻产业化领先掩膜光刻正加速研制长期关注两者降本进度喷墨打印具备降本环保优势设备方案有待成熟油墨是栅线宽度和均匀性的重要影响因素光伏应用存在绒面降本两大难点电镀电镀目前是产业瓶颈产能和质量的影响要素涉及电力化学机械三大领域电力方案电流密度是首要参数一定范围内与电镀产能成正比化学方案光伏电镀和传统电镀的镀液配方并无本质差异产业化初期各家方案正加速细节优化机械方案不仅影响良率占地面积也会影响电镀产能随着电力方案化学方案逐步趋稳电镀时间的提产作用逐步下降传输时间已成为电镀产能的重要影响因素其他电镀TOPCon电镀难点在于镀镍拉力问题BC电镀遮光容忍度较高量产前期设备投资先行图形化环节目前直写光刻产业化领先有望率先放量重点关注芯碁微装掩膜光刻具备供应链优势重点关注苏大维格电镀环节VDI方案生产节拍及客户验证相对领先重点关注罗博特科整线方面量产工艺整合难度较大整线及材料协同开发有望助推产业化进度重点关注太阳井迈为股份材料环节油墨降本优势显著兼容多种曝光方案重点关注广信材料同时产业链协作加强趋势下电池及组件开发有望加速关注海源复材通威股份国电投维持铜电镀行业推荐评级风险提示产业化进展不及预期工艺路线波动风险行业竞争加剧风险重点关注公司业绩不达预期风险研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明31技术方案多元化4请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明4电镀应用广泛光伏方案多元化电镀技术应用广泛电镀技术是现代微电子制造中的重要技术广泛应用于PCB制造IC封装等领域基本原理是利用化学电解原理在特定金属表面镀上一层特定的金属或合金以水平电镀为例阴极电镀刷与基片接触形成电镀体系的阴极阳极件设置于电解槽的电解液中图形化和电镀是核心环节光伏铜电镀技术主要工序包括种子层制备图形化电镀后处理等四大环节其中图形化和电镀是核心环节目前各环节均存在多种技术路线图表1HJT铜电镀基本流程资料来源浅谈电镀铜工艺及其添加剂的研究进展吴群英国海证券研究所注右侧为简要公式实际电解化学反应更加复杂电镀液通常包括硫酸铜主盐硫酸盐酸和添加剂等成分请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5种子层整面种子层是目前主流整面种子层是目前主流方案种子层的主要作用是提升镀层与TCO间的附着性和导电性常见材料包括铜镍铜镍合金等制备方法包括溅射目前主流蒸镀PECVD等工艺路径包括整面种子层目前主流局部种子层无种子层等局部种子层步骤简洁废液较少太阳井于2018年1月申请专利在TCO上面部分区域形成金属种子层优选溅射法并在金属种子层两侧形成图形化掩膜该方法在保证电镀金属与TCO之间高吸附力的前提下省去种子层蚀刻步骤能够缓解对TCO的蚀刻作用也能减少废液排放图表2局部种子层工艺流程资料来源专利之星请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明6种子层无种子层降本优势显著无种子层目前仍处于实验室阶段根据迈为股份公众号迈为股份和SunDrive自2021年起合作研发HJT电池采用无种子层方案2022年9月双方联合开发的无银HJT电池转换效率攀升至26412023年6月双方联合开发的铜电镀HJT电池转换效率攀升至2660以上均为采用可量产技术的实验室数据无种子层包括通电还原化学镀等多种方案能够节省设备材料及刻蚀成本目前仍处于实验室阶段量产中的拉力控制较大根据迈为股份专利申请书20230207其HJT铜制程电池无种子层制备流程主要包括PVD沉积ITO-ITO上制作掩膜层-图形化开口-粗化预浸钯活化暗黑环境下-预镀-去氧化-电镀铜-退膜-化学镀锡传统HJT铜制程电池有种子层制备流程主要包括PVD沉积ITO-PVD沉积铜种子层-ITO上制作掩膜层-图形化开口-电镀铜-退膜-去除种子层化学刻蚀-化学镀锡性能测试对比发现传统有种子层工艺中铜栅线电镀宽度为3070m然而受到铜刻蚀中的刻蚀因子及药水表面张力等影响铜栅线底部实际遮光线宽约4766m无效线宽约17m占比超过50相比该无种子层工艺中无效区域占比低于10因此除了降本环保等潜在优势无种子层还能缩小栅线宽度和实际光照间的差距图表3无种子层的无效线宽更窄资料来源专利之星请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明7图形化曝光显影是目前主流曝光显影目前是图形化主流方案图形化是决定栅线宽度的核心环节直接影响电池转换效率技术方案包括曝光显影目前主流激光开槽直接打开掩膜喷墨打印喷涂感光胶等图表4图形化方案对比资料来源国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明8图形化直写光刻有望率先放量分辨率套刻精度和产率是光刻机的主要性能指标核心设备是光刻机性能指标主要包括分辨率图形转移的微细化程度套刻精度图形转移的位置准确度和产率图形转移的速度其中分辨率直接受限于投影物镜的数值孔径和曝光光源的波长套刻精度主要受限于对准系统的测量精度和工件台掩模台的定位精度产率则与光源功率曝光场大小工件台步进速度等因素有关铜电镀产业化初期硅片尺寸栅线方案易变掩膜板开发周期较长受益图案编辑速度优势直写光刻产业化领先有望率先放量精度方面光伏应用精度要求远低于半导体直写光刻与掩膜光刻均能满足节拍方面直写光刻与掩膜光刻均有提速方式以满足光伏生产节拍需求长期重点关注两者降本进度图表5光刻技术示意图图表6光刻机性能指标ASML年份机型分辨率nm套刻精度nm产率wph1987PAS250040700150551989PAS500050500125501993PAS55006045085561995PAS550030025050801997PAS550050022045962000PAS5500110010025902004TWINSCANXT14005871242007TWINSCANXT1900i38461312009TWINSCANNXT1950i38351482013TWINSCANNXT1970Ci3822502015TWINSCANNXT1980Di38162752018TWINSCANNXT2000i3814275资料来源芯碁微装招股说明书资料来源集成电路与光刻机王向朝等国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明9图形化直写光刻有望率先放量芯碁微装直写光刻设备已顺利出货将光源通过集光系统和匀光系统照射在数字微镜器件DMD上通过数据链路实时产生动态图形再通过投影曝光镜头直接投影至基片上具备图形容易编辑制作周期较短等优势其中光源DMD曝光镜头是影响最小线宽解析线宽一致性焦深等技术指标的关键因素2023年4月芯碁微装已将光伏电池图形化量产机型SDI-15H升级机型发货至光伏龙头企业支持HJTXBC等多种电池工艺图表7直写光刻流程简图图表8光伏电池直写光刻机技术规格芯碁微装光伏SRD设备型号光伏SDI06型08型基板尺寸166mm-210mm整片或半片166mm-210mm整片或半片基板厚度80-150m100-150m解析能力6m8m15m线宽公差101010景深30m50m100m边缘对位50m边缘对位50m边缘对位50m对位精度Mark对位8mMark对位10mMark对位10m光源类型LD40510nmLD40510nm拼接误差1m15m能量均匀性9595光源寿命10000H10000H双轨道产能10000wph资料来源提升光刻机运动控制平台精度方法的研究吕帅等资料来源芯碁微装官网国海证券研究所注显影后最小线宽线距与景深取决于感光材料特性及制程请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明10图形化掩膜光刻研制加速苏大维格投影扫描设备已搭建完成半导体领域的主流光刻技术根据掩膜板与基片间距可分为接触式接近式掩膜投影式掩膜其中投影式掩膜通过投影原理在相同尺寸掩膜板的前提下获得更小比例的图像在最小线宽对位精度等指标上具备优势适用于中高端IC前道制造先进IC后道封装等领域光伏铜电镀领域目前接触式接近式掩膜投影式掩膜均有应用2023年7月苏大维格自行研发的高速低成本投影扫描光刻设备已顺利搭建完成正在与下游客户做相关验证工作图表9接触接近式掩膜光刻机结构示意图图表10扫描投影光刻机结构示意图资料来源集成电路与光刻机王向朝等资料来源集成电路与光刻机王向朝等请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明11图形化油墨已成为主流曝光质量取决于紫外光传递到感光材料的能量均匀性因为曝光是一种紫外光能量的传递过程所有会吸收能量的潜在介质都是影响因素主要是光源镜头和感光材料同时栅线宽度主要取决于曝光设备和感光材料受益于半导体光刻机发展成熟技术迁移至光伏应用后光源和镜头对曝光质量的影响曝光设备对栅线宽度的影响均相对有限因此感光材料是铜电镀栅线宽度和均匀性的重要影响因素感光油墨成本优势显著兼容多种曝光方案现已成为铜电镀主流感光材料光伏油墨和PCB油墨在宏观材料维度具备相似性主要差异在于加工界面光伏油墨需要在金字塔绒面实现良好涂覆需要增加调控成分以改善界面粘性同时兼顾光伏低成本要求2023年5月广信材料与海源复材芯碁微装在上海SNEC会场签署高效率低成本N型电池铜电镀金属化技术战略合作协议广信材料光伏感光胶研制顺利目前正与多家企业对接送测图表11感光油墨的基本制程图表12油墨产品种类分类名称固化原理产品特点和市场前景液态感光固化油墨通过紫外光固化分辨率和图形精度很高油墨成膜和热固化双重处理后反应产生交后的抗物理和耐化学性均好兼顾液态感光固化油墨联架桥形成三维网状结构最终热固化油墨和紫外光固化油墨的优形成稳定的固态结构点应用领域和市场前景广阔固化速度快生产效率高属于环紫外光固化油墨通过吸收高强度紫境友好型油墨广泛应用在电子信紫外光固化油墨外光引发聚合交联反应最终形息行业包装印刷行业及建筑装饰成稳定的固态结构行业具有广阔的市场前景热固化油墨在一定温度条件下通应用过程的生产工艺相对简单固热固化油墨过交联反应等反应过程形成稳定的化后机械强度高耐化学性好网格结构从而转化为固态资料来源电路板图形转移技术与应用林定皓资料来源广信材料招股说明书国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明12图形化喷墨打印降本环保优势显著帝尔激光HJT图形化工艺正在研发对工艺精准性的要求较高开槽需要精细无损同时还要实现后续铜离子的较好吸附对激光设备提出较高要求根据帝尔激光公告公司研制的激光高精超细图形化设备已应用于TOPConXBC量产工艺目前已有量产订单交付HJT图形化工艺正在研发喷墨打印具备降本环保优势设备方案有待成熟喷墨打印是一种增材制造技术在材料用量生产效率环境影响及生产成本等方面具备优势根据墨水类型可直接沉积数十纳米到数十微米厚的图案根据MeyerBurger公众号以PCB为例相较传统光刻技术喷墨打印技术可节约高达50的阻焊油墨减少80以上的化学废弃物和用水量且无需使用任何化学显影剂主要设备从3台涂胶曝光显影缩减至1台喷墨打印能耗至少能降低60光伏铜电镀领域喷墨打印方案同样具有环保降本等潜在优势然而打印头定位系统等核心零部件的成熟度有限工艺稳定性及打印效率有待提升另外油墨配方存在附着力固化及扩散喷射后等诸多挑战图表13工业级喷墨打印机四大组成部分资料来源陶氏电子材料注四个重要组成部分包括打印头油墨膏打印模块油墨配置固化CAM数据处理和打印头基板定位系统请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明13电镀电流密度是首要参数电镀目前是产业瓶颈产能和质量的影响要素涉及电力化学机械三大领域电力方案主要包括电流密度电源波形等其中电流密度是首要参数电流密度根据镀层厚度计算公式镀层厚度与所镀镀种的电化学性质电化当量和电流效率所使用的电流密度和电镀时间相关其中电流密度是镀层质量最直接的影响因素是电镀中最重要的控制参数增加电流密度能够加快沉积速度进而提升电镀产能然而每种镀种都有最佳电流密度范围电流密度过高也会恶化镀层质量电源波形目前通常采用直流电源实际应用中可能涉及周期换向电流和脉冲电流其中周期换向电流主要用于退镀图表14镀层厚度计算公式图表15电流密度和镀液浓度与沉积层的关系资料来源现代电镀手册刘仁志国海证券研究所注是镀层厚度K是电化当量物质的当量质量除以法拉第常数D是电流密度是电解时间是电流效率是金属密度资料来源现代电镀手册刘仁志国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明14电镀化学方案加速细节优化化学方案镀液配方包括主盐配位剂和辅助盐添加剂等其中主盐硫酸铜是电镀液中最主要的成分是溶液中铜离子的主要来源微量添加剂不会明显改变溶液电性却能显著改善镀层性能虽然电镀液的基本组成差异不大具体电镀方案的添加剂配方镀液整体配比存在较大调整空间光伏电镀和传统电镀的镀液配方并无本质差异PCB行业镀液种类多元可借鉴方案丰富产业化初期各家方案正加速细节优化图表16镀液主要成分及影响图表17电镀添加剂成分主要作用注意事项类别用途举例镀镍光亮剂酸铜光亮剂镀锡光浓度过低会使沉积速率变慢过高则沉积速率过光亮剂获得全光亮镀层硫酸铜主盐溶液中铜离子的主要来源亮剂镀银光亮剂等快结晶颗粒粗大并影响镀液的深镀能力整平剂提高镀层微观整平性能酸铜添加剂走位剂改善低区性能使镀层分布均匀镀镍走位剂等浓度太高则镀液分散能力差但太低会使镀层脆硫酸增加镀液的导电能力并防止铜离子水解柔软剂调整镀层内应力降低镀层脆性镀镍柔软剂糖精等性增加韧性下降抗针孔剂降低镀层表面张力减少针孔镀镍润湿剂十二烷基硫酸钠等氯离子能够提高阳极的活性促进阳极正常将镀层中的杂质沉淀去除或络合隐蔽消除其不抗杂剂镀镍镀锌等抗杂剂盐酸溶解防止阳极钝化还能减少因阳极溶解-良影响不完全产生的铜粉改善镀层质量调整镀层电位使镀层间的电位差符合技术要多层镍电位调整剂复合镀微粒电电位调整剂求位调整剂一般有抑制剂整平剂光亮剂等可以改通常需要多种添加剂协助才能达到理想效果添添加剂稳定剂稳定镀液中某种价态离子辅助络合剂还原剂等变电极表面吸附状况进而改善镀层质量加剂系统配比比较困难抗氧化剂防止镀液中低价态离子氧化为高价态离子如二价锡稳定剂等资料来源电镀的均匀性改善研究李娜国海证券研究所资料来源现代电镀手册刘仁志国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明15电镀机械方案呈现多元化机械方案可按运动方式分为垂直电镀水平电镀和插片式电镀等类型垂直电镀垂直电镀在PCB领域应用成熟然而光伏应用中的自动化程度电镀均匀性碎片率有待提升东威科技光伏铜电镀设备已升级至第三代兼容HJTTOPConBC等多种电池技术产能提升至8000片小时预计9月发货至客户水平电镀水平电镀自动化要求相对简单电镀均匀性良好生产效率较高然而设备占地面积较大海源复材与捷得宝联合开发铜电镀技术后者在水平双面电镀电镀药水等方面均有布局槽式花篮罗博特科现已推出单体GW级太阳能电池铜电镀设备并于2023年6月顺利出货其花篮式电镀方案能够实现双面连续电镀大幅提升产能且电镀均匀性良好占地面积小柔性电镀太阳井认为电流提供方式相比硅片运动方式更为重要自主开发了柔性接触电镀技术不同于夹子探针或滚轮接触该方案使用软质导电材料接触电池片提供电流镀完实现分离能够降低碎片率且无需退镀图表18电镀技术方案资料来源专利之星太阳井公众号请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明16电镀传输时间成为产能重要影响因素机械方案不仅影响良率占地面积也会影响电镀产能我们将电镀产能换算成单一硅片电镀耗时主要包括电镀时间和传输时间两大部分1电镀时间根据镀层厚度计算公式假设镀层厚度电化当量电流效率和金属密度固定提升电流密度能够缩短电镀时间然而电流密度存在最佳范围即电镀时间降低空间有限假设电流密度已达上限且电化当量电流效率金属密度固定降低镀层厚度能够缩短电解时间然而栅线高宽比受限于设备及材料方案若要改变镀层厚度栅线宽度也要调整将对电镀液的流动性和分散性提出新的要求同时栅线变窄需要调整油墨配方及曝光方案因此镀层减薄是项系统性工程进而电镀时间缩短受阻综上缩短电镀时间涉及较多变量随着电力方案化学方案逐步趋稳电镀时间的提产作用逐步下降2传输时间不同机械方案中硅片受力情况存在差异为了保证产品良率运输速度存在差异同时考虑到通道排列设备长度不同传输时间已成为电镀产能的重要影响因素请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明17其他电镀TOPConBC电镀难点不同TOPCon电镀面临镀镍拉力难题基本流程通常包括氮化硅开槽激光镀镍化学镀光诱导镀铜镀锡相比HJT电镀节省了图像化设备及光刻胶以及后续刻蚀栅线宽度限制因素减少激光器能实现较窄线宽然而镍硅结合拉力有待提升BC电镀遮光容忍度较高存在多种方案其中一种方案的基本流程与TOPCon电镀相似技术方面也会存在镍硅拉力问题工艺方面需要将背面的正负极区分开然而BC电池的栅线都在背面遮光容忍度较高通过增加栅线能够弱化拉力问题并降低电镀设备及材料要求图表19TCOPon铜电镀结构及工艺图表20BC铜电镀结构及工艺资料来源Platingmetallizationforbifaciali-TOPConsiliconsolarcells资料来源SiliconSolarCellMetallizationandModuleTechnologyBenjaminGrbelThorstenDullweber请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明182产业合作加强中试验证加速19请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明192024年有望进入小批量量产阶段2023H2起中试验证加速2024年有望进入小批量量产阶段光伏铜电镀技术需要在其他电镀技术基础上二次开发难点在于单个环节的设备材料和工艺的匹配以及前后环节的匹配鉴于整线设备及材料种类较多量产工艺整合难度较大目前通威股份太阳井海源复材国电投等企业采取不同技术方案2022年产业链合作有限并无一家企业完全跑通所有环节2023H1起产业链合作加强2023H2起中试验证有望加速2024年有望进入小批量量产阶段图表21关于铜电镀整体的体系整合资料来源太阳井公众号国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明20