深度梳理光伏电镀铜：行业趋势、技术路径及产业化现状！发表时间：2023-11-13 11:17 导 读 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。 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%。 1 电镀铜技术的产业背景 1.1. N 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 0.25%，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。
1.2. “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/kg、M6 硅片 4.5 元/片时，TOPCon 总成本约为 0.85 元/W、HJT 总成本约为 0.91 元/W。HJT 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 0.18 元/W，远高于 TOPCon 电池 0.11 元/W 和 PERC 电池 0.07元/W，因此少银化和去银化成为 N 型时代降本的主要诉求。
1.3. 电镀铜锋芒初现，助力降本增效 电镀铜从成本下降和效率提升上都具备较大开发潜力。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（MBB、0BB）、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 69.48 元/千克，铜代替银能够实现有效降本。另外，HJT 栅线宽约为 40μm，使用电镀铜技术有望降至 25μm 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 1.3，与高宽比 0.3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。
△金属铜栅线与银浆栅线数据对比；电镀铜是细线宽、高导电性的金属化方法 2 电镀铜技术工艺详解
△电镀铜工艺流程及方法 2.1. 种子层制备：提高技术成熟度+简化工艺流程实现降本 2.1.1. 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，主要作用为改善金属电极和 HJT 电池的透明导电薄膜之间的附着特性和电性能。HJT 电池的透明导电薄膜可以作为减反层、接触层和传导层，但在氧化物上电镀金属的附着性较差，故一般通过在电镀金属和透明导电薄膜之间引入一层极薄的种子层(一般 200nm 以内)，来改善电极的接触和附着性能。 种子层还可以作为后续电镀铜的势垒层，防止铜向硅内部扩散(对于 TOPCon 和 PERC 等高温工艺电池，完成种子层制备后往往需要对电池进行快速烧结处理，促进金属和硅的合金化，防止铜的扩散)。种子层的材料可以采用金属铜(Cu)、镍(Ni)、铜镍合金进行制备，钛(Ti)或者钨(W)也可以用作种子层。
△TOPCon 铜电极结构图；HJT 铜电极电池结构 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（0.6 mΩ‧cm2）也比铜种子层（1.18 mΩ‧cm2）更低，可以有效提高 HJT 电池填充因子及转换效率。 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。
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。 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 SiNx、SiO2、Al2O3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。
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。 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（M6，274.5cm²）N 型晶硅异质结电转换效率高达 26.41%。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 9μm，高度 7μm），工序减少的同时良率提升。 无种子层电镀的优势在于节省种子层制备的成本，但劣势在于其栅线铜应力更大，容易导致脱栅，因此会进一步提高对电镀设备的要求、工艺难度较高，同时无种子层电镀需要将硫酸铜药水更换为碱性药水，因此要求掩膜具备抗碱性，从而抬升掩膜成本。
2.2. 图形化：电镀铜核心工艺环节之一，主流路线仍在探索 图形化的主要作用是在掩膜上形成栅线图案，从而在后道电镀工序中能够实现选择性沉积。一般来说，图形化工艺包括掩膜、曝光、显影等工序，但也有不用曝光显影的工艺路线。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。 2.2.1. 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。
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。
△HJT 电镀铜干膜、湿膜工艺对比 干膜（Dry film）是一种高分子化合物，它通过紫外线的照射后能够产生一种聚合反应，形成一种稳定的物质附着于板面，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。挑战在于干膜的厚度较难缩减(越薄成本越贵)，因此难以制备更细的栅线。
湿膜（Wet film）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。
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 0.5 元/片，湿膜仅需 0.2 元/片；2）分辨率高。使用耐电镀油墨制备掩膜，可控性强且铜栅线形较好，目前捷得宝可利用油墨掩膜技术制备 15μm 宽的铜栅线，而干膜能够实现的最小线宽为 20μm；3）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。 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。
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。
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 5-20μm。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 5μm 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 50μm，精度不足；2）光学投影式光刻精度最高，可用以制备 1μm 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。
2.2.2. 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。
激光开槽的技术壁垒较高:一方面，激光直接开槽实现高精度图形化的工艺控制技术壁垒较高，更为适用于 BC 类电池制备电镀铜，这是由于 BC 类电池仅在背面有栅线，栅线宽度可以较宽，因此对栅线精度要求低于 HJT 等电池;另一方面，直接开槽的激光束能量较高，控制难度大，若能量过高易损伤电池膜层，若能量过低易栅线形貌无法开干净。同时，喷墨打印也可以直接在种子层上打印出所需要的形状，喷墨刻印则可以在油墨上直接喷射碱性药水形成图形化，但都会有精度控制、栅线形貌不佳，线宽精度不够等问题。 2.3. 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，图形化之后，电池表面不需要被电镀的部分被掩膜保护，而在掩膜开口处和种子层上方，则通过电镀的方式形成了铜电极。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。
△电镀铜工艺新增设备 2.3.1. 电镀环节影响因素繁多，工艺流程复杂 电镀技术是利用电化学方法在导电固体表面沉积一层薄金属、合金或复合材料的过程，是一种特殊的电解过程。电镀铜的具体过程如下:将需要镀铜的基体材料作为阴极，将铜板作为阳极，二者放置在电镀溶液中。阳极的铜板失去电子成为铜离子溶入电镀液中，而阴极的待镀基体表面获得电子形成铜镀层。 电镀过程中，电镀液的选择、温度控制、反应时间和电流的密度等，都会对电镀效果产生较大影响，因此实际的工艺过程往往比较复杂。 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。 2.3.2. 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。 2.3.2.1. 垂直电镀 垂直电镀: 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。目前国内具备垂直电镀工艺的企业包括东威科技、罗博特科等。
2.3.2.2. 水平电镀 水平电镀: 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。目前国内主要采用水平电镀的公司是捷得宝。
2.3.2.3. 光诱导电镀 光诱导技术（LIP, Light–Induced Process）是电镀技术的另一个分支。将光伏电池(作为阴极)和铜板(作为阳极)置于电镀液中，外部光源照射在光伏电池上，产生光生载流子，溶液中的铜离子获取电池表面的光生电子从而沉积成为铜金属。与传统的电化学电镀技术相比，光诱导电镀具有在栅极上电压分布均匀(确保电流密度均匀)、镀液稳定(没有还原剂)的优势。光诱导电镀的沉积速率可以通过调节外部电路中的电流以及光辐照度来控制。 光诱导沉积按反应类型可分为两大类：光诱导分解型和光生电子型。光诱导分解型的反应原理是分子以光子的形式吸收辐射进行光化学转化，其又可以细分为对光敏感的化合物本身吸收太阳能直接光解和通过光转化为热使对热敏感的化合物在基体表面分解两类。光生电子型则利用具有 P-N 结的半导体的光生伏特效应。在外光源的照射下半导体 P-N 结两侧的 P 区产生空穴、N 区产生电子，并用 N 区的电子还原金属离子。 光诱导沉积技术可以提高太阳能的转换效率和成品率。由于丝网印刷方式制得的正面栅线的宽度较宽（普遍在 30μm～40μm），栅线边缘会产生毛边，导致遮光面积增加，影响光电转换效率。光诱导电镀方式获得的电极较为致密，边缘毛刺少、较为平滑，有助于降低电极的电阻率，提升电池的光电转换效率。 光诱导电镀技术成熟度较低。由于该电镀方式需要外加电源，结构复杂，装置成本较高，电镀效率有待提高。除了生产效率和经济效益之外，光诱导电镀技术还面临着沉积镀层与基底结合强度较差、电镀液稳定性较低以及清洁生产等诸多方面的问题。双面太阳能电池片的正电极的量产方式通常采用光诱导电镀技术。 2.4. 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 去感光材料即用退膜机洗去剩余的感光材料层，露出种子层。现有退感光材料的技术有湿法腐蚀、等离子体刻蚀和激光刻蚀。
刻蚀种子层即用蚀刻机蚀刻非电镀区域的种子层，露出 TCO 透明导电层。刻蚀种子层的技术路线主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种，湿法刻蚀使用液体速度更快，每分钟去除的深度更大，且不会形成类似于直方的结构，但会均匀地刻蚀所有方向，从而导致横向方向上的损耗，而干法刻蚀可以在某一特定方向上进行切割。湿法刻蚀会产生环境污染，因为使用过的液体溶液需在此工艺完成后进行丢弃处理，而干法刻蚀排放管线中会布置洗涤器，在向大气排放废气前经过中和过程，从而减少对环境的负面影响。
镀锡抗氧化。在铜电极的表面电镀一层锡保护层。锡的导电性能较好，是比铜更活泼的金属，比铜优先失去电子，锡被氧化后产生一层二氧化锡，能防止进一步的氧化。该步骤可以有效减少铜的氧化，确保电池寿命。 表面处理。进行退火、清洗、干燥等表面处理工艺，至此完成电镀铜的全部工序。退火工艺是指将硅片加热到一定温度，在一定时间内保持温度不变，最后缓慢冷却的过程，目的是消除硅片中的缺陷，提高硅片的电学性能和稳定性。 3 产业进程：技术持续迭代，各大厂商积极布局 3.1. 电镀铜自海外兴起，提效作用明显 海外厂商布局电镀铜技术多年。2004 年开始，SunPower 就在 IBC 电池上使用了电镀铜技术。SunPower 旗下的 Maxeon 系 列电池从 2004 年推出第一代开始，已经历了六次迭代。其秉承了一贯的背面电镀铜栅线结构，效率也从最开始的 21%达到了如今第五/六代的 25%，未来会继续往 26%突破。由于 BC 结构电池的正面无主栅设计，背面不需要考虑栅线遮挡问题，可以适当增加栅线的宽度和密度，电镀铜是相比银浆印刷更好的选择。 随后电镀铜技术被更广泛地运用于 HJT 电池。2018 年 Sunpreme 将电镀铜导入 HJT 中试线，将效率由银浆丝网印刷电池 22.7%提升 24%。2016 年国内厂商金石能源建设 100MW HJT 电镀铜中试线，效率最高可达 22.8%，2018 年 500MW 量产线最高效率超 23%。2022 年，迈为股份合作 SunDrive 采用无种子层直接电镀铜栅线工艺，将双面微晶HJT 转换效率升至 26.41%，栅线宽度仅 9 微米，高度 7 微米，效率创造了新的世界纪录。
2013 年 9 月，IMEC 研发的 156mm 尺寸的 i-PERC 电池应用镍/铜电镀技术，最高效率可达 20.7%，目前最新 N 型 PERC电池转换效率达 22.5%。在 TOPCon 电池生产中，德国 Fraunhofer ISE 在 2020 年开始研究导入双面电镀铜工艺，理论效率可达 22.7%。国内晶科太阳能使用 RENA 的电镀铜设备，平均转换效率可达 22.6%。
△早期布局电镀铜设备/电池厂商简介 3.2. 技术路线尚未定型，设备为量产主要瓶颈 电镀铜工序复杂，主流技术路线尚未定型。电镀铜工艺主要以种子层制备、图形化、电镀及后处理四大环节替代了传统异质结产线的丝网印刷和烘干环节，新增环节工序多且各环节设备原理差异较大，有较多技术路径待验证，目前主流路线尚未定型。 成本是量产主要瓶颈，图形化技术承压大。高成本是电镀铜量产的关键瓶颈，设备端不仅价值量大且技术壁垒高，是目前降本的主要突破口。PVD 镀种子层工艺相对成熟，实验时可以与前道工序共用 PVD 设备，生产时需与前道工序分开独立使用PVD 设备，增加设备成本。图形化曝光设备和电镀设备在半导体和 PCB 领域已有非常成熟的应用，但在光伏行业须兼顾低成本和高效率，设备面临大产能、低成本、高稳定性等诸多要求。图形化设备在精度或栅线宽度等维度可达标，具备工艺可行性，主要待解决问题为低成本实现大产能，其中投影曝光使用的湿膜材料与设备价格更低；激光直写精度更高，可达 10μm。电镀栅线的脱落由图形化处理表面不完整造成，图形化将影响电镀效果，进而影响良率。
△国内外主要参与电镀铜厂商的进展路线 3.3. 设备厂商齐发力，2024 有望导入量产 电镀铜设备逐步从进口转向国产，一体化及单一设备制造两种商业模式并行，聚焦单一设备的模式竞争力相对薄弱。国内电镀铜应用较国外起步比较晚，较多布局铜电镀的电池厂商使用技术成熟但成本高昂的进口设备。但近年来国内越来越多设备厂商开始布局电镀铜，2016 年隆基开始申请电镀铜相关专利，涉及背接触电池制备技术的电镀铜应用、组件制备和电镀机。2018 年起通威、爱旭等头部电池片厂商也开始入局电镀铜，申请了关于 PERC、IBC 电池电镀的各类专利。
△国内电池片厂商在电镀技术的专利布局(截至 2022 年 11 月)
△国内布局电镀铜技术的主要设备厂商 目前设备厂商主要有两种商业模式： 1）提供整线解决方案。整线解决方案公司一般聚焦图形化及电镀环节核心设备研发生产。制备种子层的 PVD 设备技术成熟且非核心，一般由电池片设备厂直接提供。 2）聚焦单一设备制造。目前芯碁微装、苏大维格等公司聚焦曝光机设备，东威科技、罗博特科等主攻电镀技术。下游电池片厂商选择不同厂商自行组成产线。由于图形化及电镀两大核心环节设备及材料的匹配要求高，在没有图形化环节经验积累和验证的情况下，只做电镀设备的公司较难判断匹配性能较好的电镀设备研发方向。
△电镀铜设备厂商验证进度 3.4. 经济测算：电镀铜降本效果凸显，设备端为突破口 2025 年电镀铜设备市场空间达 72.9 亿元，2023-2025 年 CAGR 达 674%。随着异质结电池渗透率不断增加，降本增效各工艺流程不断推进，我们预计 2024 年末去银化的电镀铜工艺将呈现成熟技术。 目前尚未有 GW 级别的光伏电镀铜整线在量产，估计当前的设备价值量单 GW 大约在 1.5~2 亿元，相当于新建一条 TOPCon 产线的投资额。电镀铜产业化需要在设备成熟度和材料降本上继续发力。预计未来导入量产后可以降低到 1 亿元/GW。 我们假设在异质结扩产电池中，2023-2025 年电镀铜渗透率分别为 1.67%、10% 和 20%，单 GW 设备价值量分别为 1.5/1.35/1.215 亿元，测算得电镀铜设备 2025 年市场空间可达 72.9 亿元，2023-2025 年 CAGR 达 674%。
△光伏电镀铜设备市场空间测算 整线量产后，电镀铜环节总成本有望达 0.106 元/W，较银浆丝网印刷下降 0.86 元/W。电镀环节技术在持续验证中，假设未来电镀铜良率将逐步趋近现有丝网印刷良率 98%，同时假设电镀铜工艺能够有效提升 HJT 电池转换效率 0.3%。仅考虑设备及耗材两大非硅成本，基于电池片大尺寸发展趋势，以 M10 尺寸电池片为例进行成本测算及比较：（1）目前低温银浆价格约为 6500 元/kg，HJT 电池非硅成本在丝网印刷技术下为 0.192 元/W，在电镀铜技术下为 0.106 元/W，降本幅度达 45%；（2）随着低温银浆国产化推进，假设低温银浆价格下降至最低极限值 3000 元/kg，电镀铜依然具有 0.043 元/W 的降本效果。 电镀铜良率在 37%以上即可保持成本优势，目前设备端承担主要降本压力。电镀铜工艺基本处于中试阶段，良率尚无可靠数据。根据敏感性分析，当电镀铜良率在 37.2%以上时能够具备成本优势。从成本结构来看，电镀铜去银化工艺颠覆了 HJT 电池非硅成本结构，耗材成本占比较丝网印刷少 31%，设备端占比则从 21%提升至 52%，承担了电镀铜产业化进程主要降本压力。
△电镀铜工艺段成本拆分（2022E） 应当注意的是，未来如果采用无种子层方案，PVD 环节可能省去。此外，如果 BC 或者 TOPCon 采用电镀铜方案，可能需要新加激光开槽设备等。由于产业发展仍处于早期，多种技术路线并存，因此本文测算仅考虑目前主流的方案。 |
