电镀铜光伏电池升级主流工艺 去银化终极路线

　在单晶PERC电池转换效率逼近极限背景下，N型电池将逐步接替P型电池成为下一代主流技术。

  随之而来的是，光伏行业长远发展必经之路的“去银化”，重要性日益突显，作为终极解决路线的电镀铜则要同步登上历史舞台。

　　N型电池临近

  去银化迫在眉睫

  N型新电池技术已经在路上了。

  根据CPIA数据，2021年单晶PERC电池平均量产转换效率突破23%，已经十分逼近其效率极限24.5%，同时成本下降速度趋缓，新型电池技术正快速发展，CPIA预计2025年TOPCon、HJT和IBC电池转换效率突破25%，实际效率提升或更快，进一步拉大与PERC电池的差距。

  其中迈为股份与SunDrive自2021年起合作研发高效HJT电池，电池片电极在无种子层电镀设备上完成，最新转换效率高达26.41%。

迈为/SunDrive合作HJT电池效率提升曲线 资料来源摩尔光伏

  根据《中国光伏产业发展路线图》（2021年版），预计2030年TOPCon电池工艺和HJT电池工艺合计占比有望过半，成为电池片领域的主要工艺路线，N型电池正在接替P型电池成为下一代主流技术。

  光伏电池技术迭代方向 资料来源晶科能源

  由此带来的“去银化”降本之路，有着提速态势。

  “去银化”一直是光伏行业长远发展的必经之路，而且TOPCon、HJT都是双面电池，电池的上下电极均需要使用银浆，银浆用量相比P型的PERC还有增加。同事，HJT电池使用的低温银浆为保证导电性，其银含量高于高温银浆，因此银浆消耗量更大。

  加上低温银浆主要依赖日本进口，价格显著高于高温银浆。而IBC电池由于特殊的电池设计结构，银浆用量也会提升。根据CPIA数据，银浆成本占HJT电池非硅成本的59%；2021年HJT、TOPCon电池双面银浆消耗量较PERC电池分别高出93.6、48.7mg/片。

  HJT电池单瓦成本比TOPCon高约一毛钱，其中单单银浆部分，HJT电池的单瓦成本就比TOPCon电池高了8分。银浆占HJT电池成本20%左右，非硅成本的40%左右。银浆是HJT电池降本空间最大、最关键的部分，而电镀铜就是“去银化”的终极路线。

　　作为终极解决方案

  电镀铜亮相检测系统创收显著

  电镀是电路板制造领域、MEMS制作领域、IC制造领域等常用的传统工艺，通常用于制作金属互联结构，实现元件之间、多层布线电路各层之间的电连接。电镀技术工艺温度低，不仅可以用于传统电池电极的制作，也可用于异质结电池、N型双面电池、PERC电池、IBC电池电极制作。

  铜电镀则是指在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜的电极制备工艺，借鉴印刷电路板PCB生产中的成熟度图形化电镀铜线路工艺，HJT电池发展出一套电池发展出一套电镀铜电极栅线的发展道路，通过电镀铜栅线达到降低银浆耗量的目的。

  据机构测算，HJT电池电镀铜电极，实现去银化，未来有望将金属化成本降至0.06-0.09元/W。

数据来源《高效铜栅线晶硅异质结电池(C-HJT)》

  HJT电镀铜工艺包括四个大环节种子层沉积、图形化、电镀、后处理。各环节内部有不同的技术路线竞争。

  （1）沉积种子层由于铜在透明导电层(TCO)上的附着性较差，容易造成电极脱落，因此一般需要在镀铜前在TCO上引入种子层，改善电极的附着性能。

  （2）图形化使用感光材料将HJT电池覆盖住，通过选择性光照，使得不需要镀铜的位置感光材料发生改性反应，而需要镀铜的位置感光材料不变，不变的改性材料在显影的步骤会被去除，在电镀时发生导电，而其他位置不会发生铜沉积。

  （3）电镀浸泡在电镀设备的硫酸铜溶液中，通电进行电解，铜离子（Cu2+）被还原，在需要镀铜的电池表面沉积成铜，形成铜电极。

  （4）后处理洗去剩余的感光油墨，刻蚀掉剩余的种子层，电镀锡抗铜氧化。

  目前，电镀铜的工艺探索已经进行相当长时间，设备环节已经逐步成熟，重点在于如何降低成本使得该技术具备性价比，主要着力点就在于图形化与电镀两个部分。

  HJT电池电镀铜工艺流程 数据来源迈为股份官网，《2020 年中国光伏技术发展报告---晶体硅太阳电池研究进展(7)》

  广发证券认为，随着产业内铜电镀工艺的研发中试，技术日趋成熟，预计2023年中试，2024年小规模量产，之后加速渗透。

  五年后（2026年），PVD设备、曝光设备、电镀设备及其他配套设施预计分别有14亿元、24亿元、28亿元、19亿元的市场空间。

  参与其中的企业有哪些？

  铜电镀路线处于产业化进程初期，已经有多家厂商在积极布局。

  根据迈为股份2022年8月投资者关系活动纪要，铜电镀目前有4个技术难点，公司已经攻克了一半多，争取在2023年上半年有一条中试线在客户端运行起来。

  根据宝馨科技7月投资者关系活动纪要，公司电镀铜设备的实验机型、中试机型的验证工作已完成，目前正在试制量产机型，在图形化方面采用光刻技术，量产机型预计可做到8000片/小时，投资成本接近丝网印刷设备。

  就在9月份，宝馨科技与迈为股份战略合作子公司设备采购签约仪式成功举行。宝馨科技称，怀进HJT项目的湿化学设备等部分设备为公司研发生产，其余将应用迈为的最新一代设备产品，并由迈为对整线设备进行整合后交付投产。

  同时，宝馨科技将与迈为股份在铜电镀关键领域开展深度合作，由迈为负责图形化部分，宝馨提供电镀及湿法技术，双斱共同攻克关键技术的研发应用。

  帝尔激光8月投资者关系活动纪要中提到，公司在前期TOPCon电镀工艺上已实现较好的中试应用；今年在IBC上又有进一步突破，目前已有电镀铜激光设备量产订单。

  根据海源复材公告，2021年11月，公司与苏州捷得宝签署《设备买卖框架合同》，捷得宝作为国内铜电镀设备龙头，目前铜电镀做验证的客户，国内外大概有12家，其中8家是HJT，其他4家是TOPCon。捷德宝所开发的铜电镀工艺，主要是油墨掩膜及水平电镀工艺，目前已有小批量生产，主要作为研发使用；预计2024年才可确定最终技术路线进行批量化生产。

  罗伯特科同样在2022年11月表明，公司前段时间已经完成铜电镀设备的内部测试，也已经与几家客户签订项目合作保密协议，基于公司的全新方案，目前正在按照保密协议的约定陆续采购设计样机所需物料。

  东威科技在7月份表示，电镀作为新制程，公司设备能做到每小时6000片。此外布局铜电镀产业的公司还有捷佳伟创、太阳井、捷德宝等公司。