行业趋势：N型电池时代HJT优势明显，电镀铜技术是重要降本路径。PERC电池转换效率已接近极限，HJT电池转换效率远高于PERC且具备高双面率、低温度系数等优势，但银耗成本显著高于PERC和TOPCon，大规模量产进程受到制约。电镀铜技术能够通过“去银化”实现有效降本，且铜栅线导电性更强，能够提升电池的绝对转换效率，使得电镀铜成为助力HJT降本增效的重要技术路线。
　　工艺详解：涵盖种子层制备、图形化、电镀、后处理四大环节。1）种子层制备：在TCO表面沉积金属薄膜，目的是改善铜电镀电极与TCO薄膜间的结合力、防止铜扩散造成的硅体污染和提高待镀区域导电性。2）图形化：在种子层上的非电镀区覆盖掩膜形成电极图形，实现铜离子的选择性沉积，主要包含光刻和激光两大工艺路线。3）电镀：电镀铜的核心环节，在掩膜开口处通过电镀沉积金属铜形成铜电极。4）后处理：电镀铜技术收尾环节，包括去感光材料、刻蚀种子层、镀锡抗氧化和表面处理四大步骤。
　　图形化与电镀为核心工艺，主流工艺路线选择有待验证。目前图形化工艺主要分为光刻路线和激光路线两大类，其中激光开槽虽然工艺流程精简，但是适配HJT工艺难度较大；而光刻路线按照是否使用掩膜分为掩膜光刻和激光直写光刻，是产业当下主流选择。电镀环节直接影响铜栅线性能和电池良率，垂直电镀与水平电镀各有优劣，目前产业尚未形成定论。
　　产业进程：各大厂商积极布局，量产时代即将来临。电镀铜技术由海外兴起，2004年SunPower首先将电镀铜应用于光伏电池片生产，2016年国内厂商金石能源将电镀铜导入HJT中试线。电镀铜工艺复杂，各环节设备原理差异较大，主流技术路线尚未定型。目前各厂商在电镀铜设备与工艺方面积极布局，2024年有望导入量产。预计2025年电镀铜设备市场空间达72.9亿元，2023-2025年CAGR达674%。
　　重要标的：建议关注整线方向的相关公司捷得宝、太阳井、钧石能源(均未上市)、迈为股份（机械覆盖），图形化设备商芯碁微装（机械覆盖）、苏大维格（电子覆盖），电镀机设备商东威科技（机械覆盖）、罗博特科（电子覆盖）。
　　风险提示：HJT扩产不及预期；电镀铜技术进展不及预期。
　　

研究报告全文：TableInfo1TableDate电力设备发布时间2023-10-20TableTitleTableInvest证券研究报告行业深度报告优于大势光伏电镀铜量产临近加速降本放量HJT上次评级优于大势报告摘要行业趋势TableSummaryN型电池时代HJT优势明显电镀铜技术是重要降本路径TablePicQuote历史收益率曲线PERC电池转换效率已接近极限HJT电池转换效率远高于PERC且具电力设备沪深300备高双面率低温度系数等优势但银耗成本显著高于PERC和TOPCon大规模量产进程受到制约电镀铜技术能够通过去银化实2010现有效降本且铜栅线导电性更强能够提升电池的绝对转换效率使0得电镀铜成为助力HJT降本增效的重要技术路线-10-20-30工艺详解涵盖种子层制备图形化电镀后处理四大环节1种子-40层制备在TCO表面沉积金属薄膜目的是改善铜电镀电极与TCO薄膜间的结合力防止铜扩散造成的硅体污染和提高待镀区域导电性2图形化在种子层上的非电镀区覆盖掩膜形成电极图形实现铜离子的TableTrend涨跌幅1M3M12M选择性沉积主要包含光刻和激光两大工艺路线3电镀电镀铜的核绝对收益-5-18-31心环节在掩膜开口处通过电镀沉积金属铜形成铜电极4后处理电相对收益0-10-25镀铜技术收尾环节包括去感光材料刻蚀种子层镀锡抗氧化和表面处理四大步骤行业数据TableMarket成分股数量只258总市值亿65541图形化与电镀为核心工艺主流工艺路线选择有待验证目前图形化工流通市值亿33479艺主要分为光刻路线和激光路线两大类其中激光开槽虽然工艺流程精市盈率倍5708简但是适配HJT工艺难度较大而光刻路线按照是否使用掩膜分为掩市净率倍454成分股总营收亿18354膜光刻和激光直写光刻是产业当下主流选择电镀环节直接影响铜栅成分股总净利润亿1145线性能和电池良率垂直电镀与水平电镀各有优劣目前产业尚未形成成分股资产负债率5753定论相关报告TableReport产业进程各大厂商积极布局量产时代即将来临电镀铜技术由海外光热发电潜力巨大兴起2004年SunPower首先将电镀铜应用于光伏电池片生产2016年--20230630国内厂商金石能源将电镀铜导入HJT中试线电镀铜工艺复杂各环节锂电回收市场来临深布局精处置为决胜之设备原理差异较大主流技术路线尚未定型目前各厂商在电镀铜设备道与工艺方面积极布局2024年有望导入量产预计2025年电镀铜设备--20230628市场空间达729亿元2023-2025年CAGR达674钙钛矿东风渐起或为光伏终极路线--20230331重要标的建议关注整线方向的相关公司捷得宝太阳井钧石能源均未上市迈为股份机械覆盖图形化设备商芯碁微装机械覆盖TableAuthor苏大维格电子覆盖电镀机设备商东威科技机械覆盖罗博特科研究助理周颖电子覆盖执业证书编号S055052110000219801271353zhouying1nesccn风险提示HJT扩产不及预期电镀铜技术进展不及预期请务必阅读正文后的声明及说明电力设备行业深度TablePageTop目录1N型电池优势明显电镀铜技术助力发展511N型电池时代将至HJT电池大势所趋512去银降本必经之路HJT仍有巨大提升空间513电镀铜锋芒初现助力降本增效62工艺详解涵盖四大环节工艺选择有待验证721种子层制备提高技术成熟度简化工艺流程实现降本7211种子层作用及材料选择三大功能助力性能提升铜镍合金为理想材料7212种子层制备方案有种子层为主流无种子层方案助力降本822图形化电镀铜核心工艺环节之一主流路线仍在探索11221光刻路线湿膜油墨更具综合优势直写光刻发展前景良好12222激光路线工艺流程精简适配HJT难度较大1723电镀三大工艺各具特色设备持续升级18231电镀环节影响因素繁多工艺流程复杂18232电镀环节技术路线多样设备持续升级192321垂直电镀192322水平电镀202323光诱导电镀2124后处理去感光材料刻蚀种子层镀锡抗氧化表面处理四步完成电镀铜收尾233产业进程技术持续迭代各大厂商积极布局2431电镀铜自海外兴起提效作用明显2432技术路线尚未定型设备为量产主要瓶颈2533设备厂商齐发力2024有望导入量产2634经济测算电镀铜降本效果凸显设备端为突破口274重要标的2941迈为股份HJT设备龙头持续推动图形化设备业务29411深耕三大基准技术积极开展图形化设备业务29412公司收入快速增长经营趋势良好30413丝网印刷设备龙头自主研发电镀铜图形化环节3042苏大维格投影光刻设备龙头四大产品事业群并进31421专精微纳光学产品技术多样31422公司收入改善经营趋势向好31423专注电镀铜图形化助力电镀铜降本增效3243罗博特科光伏自动化设备龙头电镀铜高效推陈出新34431光伏设备龙头深度布局电镀铜34432公司营收恢复发展趋势向好35433电镀铜设备研发进展迅速在手订单超13亿3544芯碁微装激光直写光刻设备龙头拓展光伏电镀铜曝光设备36441激光直写设备已进入中试阶段拓展电镀铜曝光设备36442经营稳中有进业绩保持增长态势37443光刻设备为铜电镀工艺核心设备海外订单顺利交付3845东威科技垂直连续电镀设备龙头积极扩展光伏电镀铜领域39451专精电镀设备技术行业领先39452公司营收可观未来发展可期39453垂直电镀龙头产品迭代迅速40请务必阅读正文后的声明及说明243电力设备行业深度TablePageTop图表目录图1HJT与TOPCon数据对比5图2各类电池2021-2030产能情况5图3各类电池银浆耗量6图4各类电池银浆成本6图5丝印电极与电镀电极形貌对比6图6丝网印刷与电镀铜对比7图7HJT铜电极电池结构7图8阻挡层类型示意图8图9铜铜镍合金铜铝合金铜锰合金种子层附着力的胶带测试结果8图10磁控溅射PVD工艺示意图9图11整面沉积种子层示意图10图12选择性沉积示意图10图13太阳井局部制备HJT电池种子层步骤11图14一种无种子层HJT电池结构示意图11图15图形化工艺形成掩膜-种子层相间排列的电极图形12图16光刻工艺流程12图17光致抗蚀干膜结构13图18干膜贴膜示意图13图19贴膜机示意图13图20湿膜曝光时聚合反应的机理14图21滚涂原理示意图14图22湿膜光刻胶与干膜光刻胶显影后形貌对比示意图15图23光刻技术分类15图24主要光刻技术示意图16图25采用DMD数字微镜器件的直写光刻技术原理17图26激光开槽工艺流程18图27电镀的基本原理19图28垂直电镀示意图20图29水平电镀示意图20图30水平电镀空洞问题产生示意图21图31柔性接触电镀原理与实物示意图21图32光诱导电沉积装置示意图22图33光诱导电沉积原理示意图22图34丝网印刷与光诱导电镀技术制备银电极效果对比23图35湿法刻蚀和干法刻蚀技术路线对比24图36后处理环节流程图24图37SunPowerMaxeon电池25图38捷得宝水平电镀设备26图39东威科技垂直电镀设备26图40太阳井水平电镀设备27图41芯碁微装直写光刻技术设备27图42非硅成本结构对比29图43迈为发展历程29图44迈为九宫格产品布局30图45迈为近年营业收入30图46迈为近年归母净利润30图47迈为丝网印刷设备31图48苏大维格发展历程31请务必阅读正文后的声明及说明343电力设备行业深度TablePageTop图49苏大维格近年营业收入32图50苏大维格近年归母净利润32图51高速低成本投影光刻扫描设备33图52iGrapher3000大型紫外3D直写光刻设备33图53罗博特科发展历程34图54罗博特科在HJT领域产品34图55罗博特科近年营业收入35图56罗博特科近年归母净利润35图57芯碁微装发展历程37图58芯碁微装近年营业收入38图59芯碁微装近年归母净利润38图60芯碁微装光伏领域的光刻设备SDISRD系列38图61公司发展历程39图62公司近年营业收入40图63公司近年归母净利润40表1感光材料对比14表2不同光刻技术参数对比17表3去感光材料技术路线23表4电镀铜工艺设备以及对应厂商25表5电镀铜市场空间27表6非硅成本测算以M10尺寸良率98转换效率提升03为例28表7良率对电镀铜降本效果的敏感性测试银浆价格6500元kg28表8苏大维格公司相关专利33表9罗博特科公司相关专利36表10东威科技公司相关专利41请务必阅读正文后的声明及说明443电力设备行业深度TablePageTop1N型电池优势明显电镀铜技术助力发展11N型电池时代将至HJT电池大势所趋N型电池转换效率卓越HJT电池市场潜力巨大目前PERC电池转换效率已接近极限难以继续提升HJT电池转换效率远高于PERC无PID和LID效应衰减率较TOPCon更低首次衰减率为1线性衰减率为025结合HJT本身具有的更高双面率更低温度系数等特点能够使电池提供更多发电量除此之外HJT更适合钙钛矿叠层和薄片化技术在增效降本领域大有空间图1HJT与TOPCon数据对比数据来源物联网智库阿特斯官网东北证券图2各类电池2021-2030产能情况数据来源CPIA东北证券12去银降本必经之路HJT仍有巨大提升空间银浆成本高昂去银降本是HJT必经之路根据测算在2022年底硅料240元kgM6硅片45元片时TOPCon总成本约为085元WHJT总成本约为091元WHJT电池银浆耗量大且所用低温银浆原料依赖进口价格高昂根据CPIA数据2021年HJT银浆耗量为180mg片高于TOPCon电池160mg片和PERC电池90mg片银浆成本也高达018元W远高于TOPCon电池011元W和PERC电池007元WHJT去银降本势在必行请务必阅读正文后的声明及说明543电力设备行业深度TablePageTop图3各类电池银浆耗量图4各类电池银浆成本200021500151000150005002021202220212022PERC银浆耗量mg片PERC银浆成本元WTOPCon银浆耗量mg片TOPCon银浆成本元WHJT银浆耗量mg片HJT银浆成本元W数据来源CPIA东北证券数据来源CPIA东北证券13电镀铜锋芒初现助力降本增效电镀铜推动去银化助力HJT降本增效目前有助于HJT减少银浆成本的方案主要包括银浆国产化栅线图形优化MBB0BB激光转印银包铜和电镀铜技术激光转印0BB能节省30-40银耗量华晟公告12BB银耗量已降至150mg片相比节省21叠加银包铜有望节省近50银耗量电镀铜主要利用电解原理在导电层表面沉积铜从而完全替代银实现去银化根据长江有色金属网数据2023年7月17日白银价格约为5770元千克铜价约为6948元千克铜代替银能够实现有效降本另外HJT栅线宽约为40m使用电镀铜技术有望降至25m以下能够有效减少原料用量除降本外铜栅线相比银栅线具有形貌更好体电阻率更低导电性更强等优势另外电镀铜栅线高宽比可达13与高宽比03的丝网印刷相比收集光生载流子的能力更强能够提升电池的绝对转换效率图5丝印电极与电镀电极形貌对比数据来源硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究东北证券请务必阅读正文后的声明及说明643电力设备行业深度TablePageTop图6丝网印刷与电镀铜对比数据来源硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究东北证券2工艺详解涵盖四大环节工艺选择有待验证21种子层制备提高技术成熟度简化工艺流程实现降本211种子层作用及材料选择三大功能助力性能提升铜镍合金为理想材料种子层是沉积在TCO表面的金属薄膜其主要作用为增强铜电镀电极与TCO薄膜间的结合力防止铜扩散造成的硅体污染和提高待镀区域导电性种子层能够增强铜电镀电极与TCO薄膜间的结合力HJT电池通过在非晶硅和电极之间插入光电性能较好的TCOTransparentConductiveOxide透明导电氧化物薄膜弥补非晶硅掺杂层较弱的横向导电性TCO薄膜主流材料为氧化铟锡但由于铜的化学活性弱于铟和锡难以形成化学键因此铜镀层和TCO间主要以物理键范德华力为附着力结合力较弱容易引起电极脱落故一般在电镀金属和透明导电薄膜之间沉积一层约100nm厚的种子层来改善电极的附着性能图7HJT铜电极电池结构数据来源硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究东北证券种子层能够阻挡铜向硅片扩散铜在硅中沿硅晶晶格点间隙移动的特殊扩散机制使其在硅中有极高的扩散速率且铜在硅体中为深能级受主杂质易在禁带产生复合中心降低少数载流子的寿命有损电池性能制备种子层后可以根据种子层采用的不同材料在铜硅体系之间形成消耗型阻塞型非晶型阻挡层铜合金已被验证为先进半导体器件的种子层当铜合金退火时与铜共沉积的金属原子可以通过与二氧化硅反应形成氧化物阻挡层请务必阅读正文后的声明及说明743电力设备行业深度TablePageTop图8阻挡层类型示意图数据来源集成电路铜互连中钽硅氮扩散阻挡层的制备及其阻挡特性研究东北证券种子层能够充当阴极提供电势金属种子层具有较高的横向电导率使得电镀夹点至电池边缘的电位梯度较小有利于实现HJT电池双面均匀电镀铜镍合金是种子层理想材料种子层的材料可以采用具有较好附着特性的单元素金属镍铜以及接触电阻率较低的铜镍合金进行制备超高深径比或特殊结构可能需要采用金种子层金属镍在硅中扩散速率较慢铜种子层在电镀时导电电镀液中的铜离子与电子结合形成镀在种子层表面的铜栅线铜种子层可以提供铜晶核晶核越多后续镀铜时的铜结晶越均匀但铜种子层具有易氧化的劣势铜镍合金种子层具有较强潜力其在具备较好附着力的同时接触电阻06mcm2也比铜种子层118mcm2更低可以有效提高HJT电池填充因子及转换效率图9铜铜镍合金铜铝合金铜锰合金种子层附着力的胶带测试结果数据来源Contactresistivityandadhesionofcopperalloyseedlayerforcopper-platedsiliconheterojunctionsolarcells东北证券212种子层制备方案有种子层为主流无种子层方案助力降本请务必阅读正文后的声明及说明843电力设备行业深度TablePageTop目前种子层制备包括整面种子层局部种子层和无种子层三个方案1整面种子层整面种子层主要通过磁控溅射等物理气相沉积来实现种子层制备方法包括物理气相沉积PVD化学气相沉积CVD印刷喷涂等其中磁控溅射PVD是一种在靶材背面添加磁体的PVD方式利用溅射源在腔室内形成交互的电磁场延长电子的运动路径进而提高等离子体的浓度最终实现更多的沉积目前磁控溅射PVD因其极佳的沉积效率和大尺寸范围的沉积厚度控制等优势在金属薄膜PVD中处于主导地位沉积种子层的设备一般选用PVD设备沉积TCO膜层的PVD时也可使用相同的设备目前捷得宝布局整面种子层方案图10磁控溅射PVD工艺示意图数据来源集成电路产业全书东北证券整面种子层方案难度主要体现在工艺方面整面制备种子层即在整个TCO表面沉积金属种子层并在掩膜电镀后刻蚀掩膜非电镀部分种子层整面种子层可以提升TCO层与铜栅线的附着力和导电性但路线步骤较多会导致良率下降种子层制备与蚀刻使得成本上升种子层蚀刻溶液可能会刻蚀TCO层该方案为传统电镀工艺的主流路线但应用在光伏电池制备中还需解决以下问题1整面种子层需配合图形化环节实现选择性电镀增加量产工艺难度2图形化环节使用的干膜或油墨均为有机污染物化学去除掩膜将产生高昂的有机污染废水处理费用3连续镀膜产生的高温会破坏非晶硅层等进而对HJT电池完成镀种子层后的最终质量产生影响影响良率4薄膜的透过率因铜种子层的制备下降导致光电转换率降低且铜种子层易氧化5制备种子层需要增加PVD设备投资请务必阅读正文后的声明及说明943电力设备行业深度TablePageTop图11整面沉积种子层示意图数据来源CoppermetallizationofelectrodesforsiliconheterojunctionsolarcellsProcessreliabilityandchallenges东北证券2局部种子层局部种子层通过激光转印喷墨印刷等方式实现特定区域的种子层沉积以激光转印实现种子层选择性沉积为例首先在TCO表面沉积一层介电质如SiNxSiO2Al2O3等再在塑料载体箔上沉积镍钒NiV种子层并通过激光将种子层从塑料载体转印至电池待电镀位置根据介电质的厚度及稳定性可能需要在转印种子层表面进行二次激光处理使种子层穿过介电质实现与TCO的粘附最终在简化图形化及后处理环节的基础上实现选择性电镀有利于节约种子层的蚀刻成本避免TCO层被蚀刻图12选择性沉积示意图数据来源NovelPlatingProcessesforSiliconHeterojunctionSolarCellMetallizationUsingaStructuredSeedLayer东北证券局部种子层是电镀铜工艺简化的关键发展方向之一电镀铜虽然通过以铜代银降低了电极材料成本但内含7-9步的复杂工艺流程却增加了设备及耗材投资造成了一定的成本压力因此工艺简化对于电镀铜在光伏行业大规模应用至关重要选择性沉积种子层是工艺简化的关键方向之一太阳井布局了局部种子层方案请务必阅读正文后的声明及说明1043电力设备行业深度TablePageTop图13太阳井局部制备HJT电池种子层步骤数据来源专利之星东北证券3无种子层无种子层节省了种子层的制备成本和蚀刻成本避免TCO层被蚀刻保证TCO层透光率TCO是一种在可见光光谱范围透过率很高且电阻率较低的薄膜材料可以以较小的接触电阻导出电流是较为优质的导电层同时TCO类别中的ITO及IWO薄膜已被测试为有效的铜扩散势垒保证了无种子层电镀技术的可行性2022年9月迈为股份联合澳大利亚金属化技术公司SunDrive采用迈为自主创新的可量产微晶设备技术和工艺研制的全尺寸M62745cmN型晶硅异质结电转换效率高达2641而在电池的金属化方面SunDrive对其原有的无种子层直接电镀工艺进行优化提高了电极高宽比栅线宽度可达9m高度7m工序减少的同时良率提升TCO层与铜栅线的接触问题有待解决因为无种子层方案没有额外种子层增强铜层和TCO之间的附着力使得铜栅线应力更大更易导致脱栅这进一步提高了对电镀设备及工艺流程的要求此外无种子层电镀需要将电镀液从硫酸铜药水更换为碱性药水因此要求掩膜具备抗碱性从而抬升了掩膜成本图14一种无种子层HJT电池结构示意图数据来源专利之星东北证券22图形化电镀铜核心工艺环节之一主流路线仍在探索请务必阅读正文后的声明及说明1143电力设备行业深度TablePageTop图形化环节为电镀铜核心工艺环节之一这一环节主要通过全面沉积种子层上的非电镀区形成掩膜-种子层相间排列的电极图形帮助后续电镀中铜离子在种子层裸露处实现选择性沉积目前图形化工艺主要分为光刻路线和激光路线两大类主流工艺仍在探索图15图形化工艺形成掩膜-种子层相间排列的电极图形数据来源硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究东北证券221光刻路线湿膜油墨更具综合优势直写光刻发展前景良好光刻技术属于微纳加工技术中的图案化技术利用光学-化学反应原理和化学物理刻蚀方法将设计好的微图形结构转移到覆有感光材料的基材表面上在光伏电镀铜领域光刻的工艺流程主要包括预处理涂胶曝光显影去胶和刻蚀等环节目前国内布局光刻的企业主要有芯碁微装苏大维格迈为股份太阳井等感光材料和曝光工艺均存在多种可选方案图16光刻工艺流程数据来源公开资料整理东北证券1涂覆感光材料感光材料是光刻工艺最重要的耗材其性能很大程度上决定加工成品的精密程度和请务必阅读正文后的声明及说明1243电力设备行业深度TablePageTop良品率光伏电镀铜领域应用的感光材料分为干膜材料和湿膜油墨两类目前湿膜油墨性能略差但价格低于干膜适用于追求低成本的光伏行业干膜Dryfilm是一种高分子化合物经紫外线照射后产生聚合反应形成稳定物质附着于基板表面从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能干膜由聚酯薄膜载体感光胶层主体及聚烯烃膜保护膜三部分构成其中感光胶层的成分主要为粘结剂单体光引发剂热阻聚剂溶剂等贴膜时撕去聚乙烯保护膜在加热加压的条件下将感光胶层连同聚酯薄膜一起平整地粘附于种子层表面抗蚀剂层受热软化后流动性增加借助热压辊的压力和光阻剂中粘结剂的作用完成贴膜最后在曝光完成后撕去聚酯薄膜图17光致抗蚀干膜结构数据来源光致抗蚀干膜的制备及性能研究东北证券图18干膜贴膜示意图图19贴膜机示意图数据来源Low-costtechnologyformultilayer数据来源德中天津技术发展有限公司官网东electroplatedpartsusinglaminateddryfilmresist东北证券北证券湿膜Wetfilm是一种光成像抗蚀抗电镀油墨其主要成分包含树脂活性稀释剂光引发剂和助剂等油墨在曝光时发生聚合反应而固化反应机理如下光引请务必阅读正文后的声明及说明1343电力设备行业深度TablePageTop发剂在紫外光线的激化下吸收光能成为自由基单体在自由基的加成作用下产生交联反应形成聚合物不同于干膜湿膜直接以液态的形式涂覆在待加工基材的表面涂布方式包括滚涂喷涂旋涂浸没丝网印刷等图20湿膜曝光时聚合反应的机理图21滚涂原理示意图数据来源湿膜和滚涂技术东北证券数据来源湿膜和滚涂技术东北证券在光伏电镀铜领域湿膜具备成本低分辨率高刻蚀效果佳等优势1成本低湿膜成本低于干膜更符合光伏行业大规模生产的要求以M6硅片为例干膜耗费05元片湿膜仅需02元片2分辨率高湿膜分辨率更高可用以制备更细的铜栅线目前捷得宝可利用油墨掩膜技术制备15m宽的铜栅线而干膜能够实现的最小线宽为20m3刻蚀效果佳湿膜显影后形貌更佳利于制备更精细的电极结构显影后湿膜光刻胶边缘较直台阶明显且表面平整精准把握刻蚀时间后可获得质量较好的电极而干膜光刻胶经过显影及后烘等工艺后边缘会肿胀或变形导致刻蚀得到的电极不直存在较多毛刺表1感光材料对比涂覆工艺设备成本分辨率显影效果较高05元片干膜贴膜贴膜机较低边缘不直有毛刺M6硅片滚涂喷涂旋涂滚涂机浸没机喷涂较低02元片湿膜较高边缘直台阶明显浸没丝网印刷机旋涂仪丝网印刷机M6硅片数据来源公开资料整理捷得宝官网东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1443电力设备行业深度TablePageTop图22湿膜光刻胶与干膜光刻胶显影后形貌对比示意图数据来源ITO电极的湿膜光刻与干膜光刻制备研究东北证券2曝光曝光是光刻工艺的重要工序之一利用光照将图形转移至光刻胶根据曝光过程中是否使用掩膜版又称光罩光掩膜等微电子制造过程中的图形转移工具或母版光刻技术可分为掩膜光刻和直写光刻又称无掩膜光刻两类目前直写光刻类别中的激光直写光刻在成本与自动化等方面更具优势图23光刻技术分类数据来源芯碁微装招股说明书东北证券掩膜光刻由光源发出的光束经掩膜版在感光材料上成像具体可分为接近接触式光刻以及投影光刻相较于接触式光刻和接近式光刻技术投影式光刻技术更加先进能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下借助投影原理获取更小比例的图像从而实现更精细的成像直写光刻由计算机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请务必阅读正文后的声明及说明1543电力设备行业深度TablePageTop进行扫描曝光可根据辐射源的不同进一步分为光学直写光刻激光直写光刻与带电粒子直写光刻离子束直写光刻电子束直写光刻从精度和灵活度两方面来看目前激光直写在光伏电镀铜领域发展前景较好图24主要光刻技术示意图数据来源芯碁微装招股说明书东北证券精度方面激光直写光刻与光学投影式光刻均能满足铜电镀的精度要求铜电镀的线宽要求为5-20m直写光刻中1带电粒子直写光刻在大规模生产中会产生较为严重的邻近效应严重影响图形的分辨率及精度目前主要应用在高端IC掩膜版制版领域应用领域较为狭窄2激光直写技术受限于激光波长在光刻精度上不如带电粒子直写光刻技术无法满足高端半导体器件制造的需求然而目前最高精度可达5m的线宽可以满足电镀铜基本精度要求掩膜光刻中1接近接触式光刻能够实现的最小线宽约50m精度不足2光学投影式光刻精度最高可用以制备1m以下的栅线远超铜电镀的精度门槛但考虑到成本原因不适用于光伏行业大规模生产灵活度方面无需掩膜版的直写光刻工艺灵活度更高扩产难度相对较低1直写光刻无需频繁换版光刻胶挥发易对掩膜版造成污染进而影响成品率接触式一般每做20-30片即需更换掩膜版非接触式几十或几百片换一次版更换和清洗频率较高操作流程繁琐2直写光刻变更图样更便捷泛半导体器件升级迭代快图样发生变动时掩膜光刻需重新从库房调配掩膜版操作繁复管理费用较高而直写光刻仅需操作软件即可实现图纸的快速更替灵活度更高3直写光刻扩产难度相对较低直写光刻自动化程度高可一次性设置多个掩膜图形较版式固定的掩膜光刻更易实现一版多片扩产难度低于掩膜光刻请务必阅读正文后的声明及说明1643电力设备行业深度TablePageTop表2不同光刻技术参数对比精度5-20m换版清洗频率变更图样难易程度扩产难度可实现的最小线宽接近接触式光刻约为50m精度20-30片更换一次需重新从库房调配不足版式固定扩产需掩膜光刻掩膜版操作繁可用以制备1m换版成本较高几十或几百片更换复管理费用较高光学投影式光刻以下的栅线但成一次本高昂在大规模生产中会产生较为严重的邻带电粒子直写光刻自动化程度较高近效应影响图形仅需操作软件即可可一次性设置多个的分辨率及精度直写光刻无需频繁换版实现图纸的快速更掩膜图形更易实目前最高精度可达替灵活度更高现一版多片扩产5m线宽满足激光直写光刻难度较低电镀铜基本精度要求数据来源公开资料整理东北证券图25采用DMD数字微镜器件的直写光刻技术原理数据来源芯碁微装招股说明书东北证券222激光路线工艺流程精简适配HJT难度较大激光路线无需曝光显影环节工艺流程更为简单激光开槽利用脉冲式高功率激光束去除导电金属层待电镀区域上的绝缘掩膜层以露出下方的金属导电层形成图形化掩膜工艺环节的精简有利于缩短工时降低生产成本也有效避免了显影请务必阅读正文后的声明及说明1743电力设备行业深度TablePageTop等工序中的废液排放污染问题目前国内的帝尔激光主攻激光路线图26激光开槽工艺流程数据来源一种单面或双面太阳能电池图形化掩膜和太阳能电池的制备方法东北证券激光开槽实际操控难度大现阶段应用在HJT电池上面临较大阻力精准开槽要求定位最优化的能量密度分布精确控制激光作用时间同时保证每个脉冲严格一致若激光功率过小则无法完全去除掩膜材料若过大则烧蚀作用过强可能导致硅衬底材料的损伤对成品率和转化效率造成不利影响HJT电池的氢化非晶硅层对高温极度敏感在250-300C的温度下暴露几分钟后器件将完全失灵激光加工产生的不良光热副作用将对HJT电池造成损伤23电镀三大工艺各具特色设备持续升级电镀是电镀铜的核心环节其目的是在掩膜开口处通过电镀沉积金属铜形成铜电极电镀环节直接影响电池片的产能和良率需要控制镀层的厚度宽度均匀性工艺复杂并且需要与图形化方案相互衔接与配合技术壁垒高231电镀环节影响因素繁多工艺流程复杂电镀是利用电解原理在外加直流电作用下通过氧化还原反应使金属或其它材料制件的表面附着一层金属的过程连接外加电源正极的为电解池阳极金属在阳极发生氧化反应失去电子生成金属离子在电流强压下电子通过外电路移动至阴极金属离子在电解液中游走至阴极连接外加电源负极的为电解池阴极发生还原反应金属离子和电子结合生成金属沉积在待镀件表面在电镀铜环节中待镀件连接阴极铜板连接阳极联通电路后金属铜失去电子生成铜离子进入电解液铜离子在阴极接受电子还原为铜金属沉积在镀件表面形成铜镀层电镀环节影响因素繁多工艺流程复杂电镀过程中电流密度镀液浓度镀液温度是否搅拌电镀添加剂的选择电源波形等因素均将对铜栅线均匀性结合力和镀层表面光滑度产生较大影响电流密度对铜离子沉积速率和镀层结晶粗细影响较大电解质溶液浓度直接影响电化学反应速率和稳定性总电荷量电镀时间则影响金属层厚度请务必阅读正文后的声明及说明1843电力设备行业深度TablePageTop图27电镀的基本原理数据来源公开资料整理东北证券232电镀环节技术路线多样设备持续升级电镀环节可以通过垂直电镀水平电镀及光诱导技术实现其中垂直连续电镀和水平电镀是目前的主流技术目前国内布局垂直电镀工艺的企业主要是东威科技布局水平电镀工艺的企业有捷得宝宝馨科技等垂直电镀技术成熟度较高但其产能水平较低满足光伏大产能需求面临一定难度且电镀槽体较大耗材用量较多电镀均匀性有待提升水平电镀则是一项全新研发的技术制程难度更高电池表面空洞接触稳定性电池片损伤等问题有待攻克但药水用量小自动化水平高产能较高且在碎片率等性能指标上优于垂直电镀2321垂直电镀垂直连续电镀又称挂镀起源于PCB行业在PCB行业应用已较为成熟垂直电镀通过接触阴极的夹爪夹住待镀件上预留的夹点使得待镀件与溶液表面垂直挂在电镀槽中进行铜电镀垂直连续电镀技术比较成熟但在光伏领域的应用存在以下问题1均匀性欠佳由法拉第电解第一定律可知电解时在电极上析出或溶解物质的质量跟通过的电量成正比电流在电镀件上的分布取决于各部位与阳极的距离靠近电极处电流密度较大远离则较小因此在电流过高时夹具的存在使得靠近触点的地方镀层厚远离触点的地方镀层薄此外由于待镀件与溶液表面垂直不同深度溶液浓度不同也会引起待镀件不同位置镀层厚度的差异2碎片率较高垂直连续电镀在PCB行业主要处理刚性元器件而硅片脆弱易碎夹具对电池片施加的作用力容易导致碎片夹点处留下的印迹或隐裂对光伏电池片的外观和发电效率也有一定程度的负面影响因此在电池片薄片化趋势下使用硬质导电点夹持电池片的方式面临越来越大的挑战3自动化水平低难度大产能较小夹具固定电池片需要人工上料碎片和良率问题使得垂直电镀的大规模自动化难度较大且垂直电镀的均匀性一般故需放慢沉积速度充分反应以提高均匀性又由于电流过高会导致电镀不均匀因此垂直电镀的电流强度不能过大再加上夹边尺寸的限制产能的提升受到制约在对产能要求较高的光伏行业难以满足需求4占地面积大水电气排能耗指标高请务必阅读正文后的声明及说明1943电力设备行业深度TablePageTop图28垂直电镀示意图数据来源公开资料整理专利之星东北证券2322水平电镀水平电镀是垂直电镀的完善和延伸基本原理与垂直电镀相同二者区别在于待镀件的放置方式与传送方式在水平电镀中待镀件水平置于电镀槽中待镀表面平行于镀液液面通过滚轮与阴极连接同时在滚轮的带动下向前水平运动进入电镀机与垂直连续电镀相比水平电镀有以下优点1均匀性和良率较好水平电镀的夹持方式增加了阴极与欲镀表面的接触面积待镀件表面的电流密度分布更加均匀采用镀液循环模式配置喷嘴喷流促进镀液在电池片及种子层快速流动减小了电池片各部位的电流密度差异从而提高镀层的均匀性此外水平电镀技术通常使用滚轮作为与电池片导电区域接触的阴极材料或利用滚轮带液与电池片导电区域接触避免硬质接触有利于降低碎片率2生产效率高产能大水平电镀无需进行手工装挂自动程度高通过设计合适长度的槽体提高传输的速度可以实现理想的单位时间产片量使其满足大规模量化生产的需求3节约电镀液水平电镀下硅片水平放置与垂直放置相比覆盖硅片的电镀液耗量更小能够节约电镀液成本4占地面积小由于水平电镀无需留有装夹位置可以减小设备的占地面积提高厂房空间利用率图29水平电镀示意图数据来源专利之星东北证券请务必阅读正文后的声明及说明2043