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1、2022 年深度行业分析研究报告 1.N 型加速渗透下,电镀铜有望推动去银化降本.6 1.1 随 N 型电池扩产落地,光伏用银需求将快速增长.6 1.2 电镀铜:去银化终局技术,多家厂商纷纷开展技术研发.9 2.图形化:核心突破点,多路线探索量产可行性.12 2.1 光刻、激光等多路线推动,探索图形化量产可能性.14 2.1.1 种子层制备.14 2.1.2 光刻路线.15 2.1.3 激光路线.17 2.2 重点标的:迈为股份、帝尔激光、芯碁微装、苏大维格、天准科技18 2.2.1 迈为股份:储备图形化和电镀铜设备.18 2.2.2 帝尔激光:布局图形化环节激光设备.20 2.2.3 芯碁微
2、装:直写光刻曝光机龙头.22 2.2.4 苏大维格:深耕图形化+光刻设备.24 2.2.5 天准科技:LDI设备新秀.26 3金属化:垂直/水平电镀各有亮点,效率提升是关键.29 3.1 垂直电镀技术成熟,水平电镀有望突破量产瓶颈.29 3.2 重点标的:东威科技:电镀设备龙头.31 4重点公司估值表.33 目录 图表目录 图 1:N 型电池单瓦银浆耗量高于 P 型电池.8 图 2:HJT/TOPCon/PERC 浆料非硅成本占比分别 46%/36%/36%.8 图 3:HJT 和 TOPCon 将逐步替代 PERC 技术.8 图 4:铜电镀主要分为图形化和金属化.9 图 5:异质结电池铜电镀
3、电极结构.10 图 6:铜电镀工艺流程.10 图 7:铜电极内部更均匀且接触更好,有利于提高电池效率.10 图 8:迈为/SunDrive 合作 HJT 电池效率提升曲线.12 图 9:光刻、激光图形化铜电镀路线与丝网印刷路线差别.13 图 10:半导体光刻图形化工艺原理.13 图 11:激光图形化电镀工艺流程.13 图 12:种子层选择性制备方法.14 图 13:泛半导体主要光刻技术分为直写光刻和掩膜光刻.15 图 14:直写光刻技术原理.16 图 15:种子层和掩膜工艺步骤比较.16 图 16:图形化技术的激光路线.17 图 17:公司深耕三大基准技术,聚焦泛半导体领域.18 图 18:铜
4、电镀工序及技术难点.19 图 19:迈为/SunDrive 合作 HJT 电池效率提升曲线.19 图 20:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约 76%.20 图 21:公司 2015-2021 年归母净利润 CAGR 约 74%.20 图 22:近年来公司毛利率及净利率回升.20 图 23:公司在光伏领域全面布局各种技术路线,在其他领域加速拓展新应用.21 图 24:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约 79%.22 图 25:公司 2015-2021 年归母净利润 CAGR 约 87%.22 图 26:近年来公司毛利率及净利率整体稳定.22 图 27:公司产品主
5、要应用于 PCB 及泛半导体领域.23 图 28:公司 2018-2021 年营业收入 CAGR 约 78%.24 图 29:公司 2018-2021 年归母净利润 CAGR 约 83%.24 图 30:公司毛利率/净利率分别在 40%/20%水平上下波动.24 图 31:苏大维格主要业务布局.25 图 32:公司 MiScan 激光直写设备能实现 0.8m 分辨精度及 0.5m 套刻精度25 图 33:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约 30%.26 图 34:公司归母净利润有望改善.26 图 35:未来公司盈利能力有望恢复.26 图 36:天准科技主要业务布局.26 图 3
6、7:天准科技 LDI 激光直接成像设备.27 图 38:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约 42%.28 图 39:公司 2015-2021 年归母净利润 CAGR 约 30%.28 图 40:近年来公司毛利率整体稳定.28 图 41:PCB 垂直连续电镀线.29 图 42:光伏电池片水平电镀设备示意图.29 图 43:东威科技产品矩阵.31 图 44:东威科技光伏镀铜设备.32 图 45:公司 2017-2021 年营业收入 CAGR 约 21%.32 图 46:公司 2017-2021 年归母净利润 CAGR37%.32 图 47:近年来公司毛利率及净利率稳中有升.32 表
7、 1:N 型电池平均转换效率高于 P 型电池、未来提效空间大.6 表 2:2022 年来电池片扩产规划.6 表 3:2025 年全球光伏电池用银需求测算.9 表 4:铜电镀技术相比丝网印刷降本增效优势突出.11 表 5:铜电镀技术与其他金属化技术潜力对比.11 表 6:PCB 产品最小线宽要求不断提升.16 表 7:图形化环节各企业设备技术进展.18 表 8:公司定增项目拟拓展直写光刻设备下游应用.23 表 9:金属化环节各企业电镀铜设备技术进展.30 表 10:铜电镀技术主要新增环节及设备.30 表 11:重点公司估值表.33 1.N 型加速渗透下,电镀铜有望推动去银化降本 1.1 随 N
8、型电池扩产落地,光伏用银需求将快速增长 N 型太阳能电池新技术发展前景明确,预计市场占比逐年提升。目前主流的太阳能电池为单晶 PERC 电池,但 N 型电池符合光伏行业降本增效的大背景、性能更为优异:1)N型电池单瓦发电表现更具优势,N 型电池双面率更高,可以更好利用背面反射光线;2)N型电池温度系数高,在温度更高的环境下,功率损失更少;3)N 型电池衰减慢,其硅片中没有硼元素,效率损失大幅降低,而 P 型电池掺杂硼元素,会和残留的氧产生硼氧复合,降低光伏电池的活性。N 型电池相比 P 型电池转换效率更高,而且具备提效空间,需求有望迎来增长。根据中国光伏产业发展路线图(2021 年版),预计
9、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。表 1:N 型电池平均转换效率高于 P 型电池、未来提效空间大 分类 2021 2022E 2023E 2025E 2027E 2030E p 型多晶 BSF p 型多晶黑硅电池 19.5%19.5%19.7%-PERC p 型多晶黑硅电池 21.0%21.1%21.3%21.5%21.7%21.9%PERC p 型铸锭单晶电池 22.4%22.6%22.8%23.0%23.3%23.6%p 型单晶 PERC p 型单晶电池 23.1%23.3%23.5%23.7%23.9%24.1%n 型单晶
10、 TOPCon 单晶电池 24.0%24.3%24.6%24.9%25.2%25.6%异质结电池 24.2%24.6%25.0%25.3%25.6%26.0%IBC 电池 24.1%24.5%24.8%25.3%25.7%26.2%资料来源:CPIA、申万宏源研究;注:1.背接触 n 型单晶电池目前处于中试阶段;2.均只记正面效率。光伏扩产浪潮下,N 型电池占据主要地位。2022 年来扩产规划中,明确 N 型占比近56%。据不完全统计,今年以来光伏电池公布的扩产规划超 410GW,其中 230.6GW 已经明确为 N 型电池扩产,占比近 56%,剩余扩产项目尚未公开技术类型,多标明为“高效电池
11、项目”。在 N 型电池扩产规划中,有十余家公司选择异质结,扩产规模 101.1GW;6 家企业选择 TOPCon 路线,扩产规模 64GW。表 2:2022 年来电池片扩产规划 公司 扩产项目 电池片类型 产能规模(GW)公告日期 金阳新能源 20GW 二代异质结电池规模化量产项目 HJT 20 2022.7.27 乐山 10GW 高效异质结电池项目 HJT 10 2022.9.14 捷登智能&宝馨科技 18GW 高效异质结电池和 8GW 光伏组件生产线 HJT 18 2022.6.1 东方日升 15GW N 型超低碳高效异质结电池片与 15GW 高效太阳能组件项目 HJT 15 2022.1
12、.29 华晟新能源 5GW 异质结电池及组件项目 HJT 5 2022.1.25 宣城 4.8GW 双面微晶异质结项目 HJT 4.8 2022.5.18 华晟&华能澜沧江公司 5GW 双面微晶高效异质结电池与组件项目 HJT 5 2022.5.18 润阳股份 年产 5GW 异质结电池片生产项目 HJT 5 2022.3.18 中利集团 5GW 异质结电池、5GW 光伏组件制造项目 HJT 5 2022.3.22 水发能源 5GW 异质结光伏电池片、5GW 电池组件生产线和 3GW 集中式光伏电站配套建设项目 HJT 5 2022.4.21 雅博股份 巴彦淖尔年产 5GW 异质结(HJT)光伏
13、组件及 3GWh 储能 PACK 的新能源产业 HJT 5 2022.7.27 国润能源 3GW 异质结电池智能制造产业项目 HJT 3 2022.6.30 昊晟科技 高效异质结电池生产设备及发电设备制造项目 HJT 0.3 2022.6.22 沐邦高科 10GW TOPCon 光伏电池生产基地项目 TOPCon 10 2022.7.20 10GW TOPCON 光伏电池生产基地项 TOPCon 10 2022.8.17 中润光能 16GW 大尺寸高效光伏电池项目 TOPCon 16 2022.7.4 晶科能源 年产 11GW 高效电池生产线项目 TOPCon 11 2022.7.29 亿晶光
14、电 滁州年产 10GW 光伏电池、10GW 光伏切片及 10GW 光伏组件项目 TOPCon 10 2022.9.22 英利能源 年产 5GW 高效 N 型太阳能电池材料产业园项目 TOPCon 5 2022.8.16 昱辉光能 5GW 组件、2GW TOPCon 电池和光伏材料制造基地项目 TOPCon 2 2022.5.25 上机数控 年产 25GW 单晶硅切片及年产 24GW N 型高效晶硅电池生产项目 N 型 24 2022.8.15 中科云网&深圳普乐 15GW N 型电池 N 型 15 2022.9.13 中环控股&江苏中清 安徽凤台 10GW 高效 N 型电池及 10GW 先进组
15、件项目 N 型 10 2022.7.18 华耀光电 呼和浩特 10GW 光伏 N 型电池片生产项目 N 型 10 2022.8.8 爱旭股份 珠海年产 6.5GW 新世代高效晶硅太阳能电池建设项目 N 型 6.5 2022.5.6 通威股份 年产 32GW 高效晶硅电池项目 32 2022.3.31 隆基绿能 年产 20GW 单晶硅棒和切片项目,30GW 高效单晶电池项目及 5GW 高效光伏组件项目 30 2022.3.13 晶澳科技 宁晋 1.3GW 高效电池项目 1.3 2022.2.12 曲靖 10GW 高效电池、5GW 组件项目 10 2022.5.19 扬州 10GW 高效电池项目
16、10 2022.6.23 宁晋 5GW 切片、6GW 高效电池项目 6 2022.7.20 英发睿能 20GW 光伏电池扩产计划 20 2022.3.31 英发德耀 20GW 光伏电池扩产计划 20 2022.3.31 正泰新能 12GW 电池及 18GW 组件项目 12 2022.6.30 江苏阳光 10 万吨多晶硅、10GW 单晶拉棒(包括切片)、10GW 电池片及组件项目,10GW光伏电站项目 10 2022.4.23 天合光能 天合光能(西宁)新能源产业园项目 10 2022.6.18 东方希望 光伏全产业链项目 10 2022.7.4 阿特斯 青海新能源全产业链项目 10 2022.
17、8.7 合计 411.9 资料来源:各公司公告、北极星太阳能光伏网、索比光伏网,申万宏源研究 N 型电池单瓦银浆耗用量高于 P 型电池。随着大硅片和薄片化时代来临,大硅片对应浆料印刷面积变大、薄硅片加速浆料无接触印刷的需求,在 N 型电池中,TOPCon 和 HJT都是双面电池,银浆用量相比 P 型的 PERC 增加,且 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,并且低温银浆主要依赖日本进口,价格显著高于高温银浆。IBC 由于特殊的电池设计结构,银浆用量也会提升。银浆耗用量增大是限制光伏行业未来发展的痛点,降低银耗成为 N 型电池降本关键。根据阿特斯数据
18、,目前 PERC 电池单瓦银浆平均耗用量 13mg,TOPCon 和 HJT电池的平均银耗分别为 15mg/W 和 25mg/W。未来随着 N 型电池不断替代 P 型电池,新增装机量逐年增长,光伏行业将大幅增加对银浆的耗用量,导致浆料价格上涨客户成本承压。根据集邦新能源数据,TOPCon 和 HJT 电池非硅成本中,银浆成本分别占 36%和 46%,降低银耗成为 N 型电池降本的关键,也是行业亟需解决的问题。图 1:N 型电池单瓦银浆耗量高于 P 型电池 图 2:HJT/TOPCon/PERC 浆料非硅成本占比分别46%/36%/36%资料来源:阿特斯、申万宏源研究 资料来源:聚和新材、申万宏
19、源研究 随 N 型电池扩产落地,光伏用银需求将快速增长。据 CPIA 预测,未来 PERC 电池片市占率将逐步下降,到 2025 年,PERC/TOPCon/HJT 市占率将分别达到 61%/20%/15%。在 N 型电池逐步开始替代 P 型的背景下,每年新增装机以 TOPCon 和 HJT 为主,我们假设新增装机中 TOPCon/HJT 分别占比 40%/40%,其他新增装机路线银耗与 PERC 相近,根据 CPIA 预计 2025 年全球新增装机 300GW,测算得到 2025 年全球光伏电池片用银需求量达到 5580 吨,占 2021 年全球银矿产量的 23.25%。随着年度新增装机量的
20、提升,光伏用银需求持续增长可能会推高银价,同时有限的银矿产量难以支撑光伏行业的快速发展。图 3:HJT 和 TOPCon 将逐步替代 PERC 技术 资料来源:CPIA、申万宏源研究 051015202530PERC(mg/W)TOPCon(mg/W)HJT(mg/W)0%10%20%30%40%50%0.000.100.200.300.400.50PERCTOPConHJT浆料(元/W)化学品耗材(元/W)设备折旧(元/W)能耗(元/W)人工及其他(元/W)浆料成本占比(%)0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2002020212022E2
21、023E2025E2027E2030EBSFPERCTOPConHJT其他 表 3:2025 年全球光伏电池用银需求测算 占比 装机(GW)银耗(mg/W)用银需求(吨)TOPCon 40%120 15 1800 HJT 40%120 25 3000 其他 20%60 13 780 合计 300 5580 资料来源:CPIA、Wind、阿特斯,申万宏源研究 浆料降本:国产化+技术突破为主要降本路径。目前主要通过多主栅技术以及减小栅线宽度来减少正银消耗量,未来浆料降本主要通过金属化技术升级迭代和浆料降本两方面进行。一方面,通过新型金属化技术升级迭代降低银耗:1)铜电镀技术;2)激光转印或钢板印刷
22、等新型印刷技术;3)喷墨打印技术。另一方面,可以通过优化浆料降低价值量,实现有效降本,主要包括银包铜浆料和低温银浆国产化。铜电镀技术在所有技术中可以做到无银浆消耗,降本潜力最大。1.2 电镀铜:去银化终局技术,多家厂商纷纷开展技术研发 铜电镀工艺的核心环节主要分为图形化与金属化。铜电镀是指在基体金属表面通过电解方法沉积金属铜的电极制备工艺,通过电镀铜栅线达到降低银浆耗量的目的。铜电镀与传统丝网印刷的差异主要是在 TCO膜之后和烧结之前,分为图形化与金属化两大核心环节。图形化环节主要包括镀种子层、掩膜/感光胶、曝光显影等步骤,直接在 TCO 上电镀金属电极是非选择性的,而且 TCO 和电镀铜之间
23、的附着性能较差容易引发电极脱落,因此电镀之前需要在 TCO 薄膜表面沉积种子层,并沉积图形化的掩膜以实现选择性电镀。金属化主要包括电镀铜、去光感胶、PVD 镀焊接层等环节,金属化环节的主要设备即为电镀设备,按照工艺不同分为垂直电镀和水平电镀。图 4:铜电镀主要分为图形化和金属化 资料来源:中科院电工所、申万宏源研究 图 5:异质结电池铜电镀电极结构 图 6:铜电镀工艺流程 资料来源:硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究、申万宏源研究 资料来源:硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究、申万宏源研究 铜电镀技术可以提升电池转化效率和降低成本,未来有望得到进一步发展。相比传统丝印技术,电镀铜优点主
24、要体现在:1)铜栅线的导电性比银浆更强。铜栅线是纯铜,电极内部致密且均匀,可有效地降低电池电极的欧姆损耗,且电镀电极与透明导电薄膜连成一体,无明显孔洞,具有优异的接触性能。而低温导电浆料由于其烧结温度不超过 250,浆料中 Ag 颗粒间粘结不紧密,存在较多的空隙,影响载流子的传输。2)铜电镀工艺可进一步降低栅线宽度,发电效率更高。3)铜电镀技术用低价金属铜代替贵价银粉,大幅降低了原材料成本。同时,铜电镀设备可以兼容 TOPCon 和 HJT 技术,随着未来 N 型电池逐步替代 P 型技术,在光伏行业降本增效诉求下,铜电镀技术有望进一步得到发展。图 7:铜电极内部更均匀且接触更好,有利于提高电池
25、效率 资料来源:硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究、申万宏源研究 表 4:铜电镀技术相比丝网印刷降本增效优势突出 低温银浆+丝网印刷 铜电镀 优点 1.工艺成熟 2.步骤简单,图形一次成型,可以实现多种图形印刷 3.自动化设备,产量大,设备成熟 1.更好的高宽比(最大接近于 1)2.更低的电极欧姆损耗 3.遮光损失降低 4.转换效率提升0.5%5.不使用银浆,成本降低 缺点 1.电极宽度:如何实现 40um 以下线宽 2.浆料导电性:降低低温银浆电阻率 3.双面异质结电池银浆耗量大:如何实现降本 1.工艺流程复杂:良品率控制 2.种子层和掩膜工艺:成本上升 3.化学药品稳定性控制 4.双面
26、电镀的设备及夹具设计 优化路径 优化的丝网印刷技术:无网结网版、二次印刷、钢板印刷、图形压印 1.无种子层涉及的可行性 2.低成本掩膜 3.长效性、易维护的化学镀液 资料来源:CPIA、申万宏源研究 表 5:铜电镀技术与其他金属化技术潜力对比 未来预期 常规 MBB 钢网 MBB NBB 银包铜钢网 NBB 电镀铜 主栅用量(mg/w)8 8 0 0 0 细栅用量(mg/w)10 8 12 12 0 浆料价格(元/kg)5800 5800 5800 2500-浆料成本(分/w)10.44 9.28 6.96 3 6-8 效率增益 基准+0.1%基准 基准+0.4%良率 基准 基准 基准 基准
27、偏低 设备投资 基准 基准 基准 基准 偏高 配套设施 基准 基准 基准 基准 复杂 资料来源:迈为股份 HJT&叠层峰会、申万宏源研究 低银化趋势不可逆转,多家厂商纷纷开展电镀铜技术研发。2021 年 10 月,金石能源发布无需低温银浆与焊带的铜栅技术和栅线互联技术。2021 年 11 月,海源复材与苏州捷得宝签约合作铜栅线技术,海源复材拟向捷得宝表示,包括 TOPCon 和 HJT 在内,全球有12 家客户与其持续进行铜栅线验证。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,SunDrive 优化了其无种子层直接电镀工艺,使电
28、极高宽比得到提升(栅线宽度可达 9m,高度 7m),最新转换效率高达 26.41%。图 8:迈为/SunDrive 合作 HJT 电池效率提升曲线 资料来源:迈为股份、申万宏源研究 电镀铜技术目前还存在不足:1)电镀铜设备的产能与传统银浆丝网印刷设备仍存在较大差距,无法满足光伏行业快速增长的需求;2)在电镀铜工艺生产过程中,会产生干膜和油墨等有机污染物,环保方案更为复杂;3)由于铜栅线较细,在相同应力下附着力较小,因此相比于银栅线更容易发生“脱栅”。而且铜易氧化,氧化后会影响自身导电性,还会一直扩散进而导致电池片或组件失效。电镀铜代替银浆节省了原材料成本,但综合考虑环保、曝光显影、干磨、研孔、
29、线路、设备折旧、化学用品、生态环境等因素,目前综合成本可能还比银浆贵。未来光伏行业如要大规模应用电镀铜技术,需要从设备产能、环保处理、生产工艺等方面进行改进。2.图形化:核心突破点,多路线探索量产可行性 图形化是电镀铜技术的核心突破点,可以通过光刻或激光等工艺路线实现。电镀铜的图形化环节主要包括镀种子层、掩膜/感光油墨、曝光显影/激光开槽等步骤,直接在 TCO上电镀金属电极是非选择性的,而且TCO 和电镀铜之间的附着性能较差容易引发电极脱落,因此电镀之前需要在 TCO 薄膜表面沉积种子层,并沉积图形化的掩膜以实现选择性电镀。图形化环节由于具备更高的技术难度,设备价值量相比金属化环节更高。202
30、1年9月1日25.542021年11月6日25.842022年3月1日26.072022年8月1日26.4125.025.225.425.625.826.026.226.426.6全面积认证效率(%)图 9:光刻、激光图形化铜电镀路线与丝网印刷路线差别 资料来源:华晟新能源、一种单面或双面太阳能电池的图形化掩膜及太阳能电池 专利、CPIA、申万宏源研究 图形化可通过光刻或激光方式实现。光刻制作图形化类似于 PCB 工艺,主要通过将感光胶作为掩膜材料制作掩膜,经过处理、曝光、显影后在感光胶上的图形可以显现出来,再进行铜电镀。激光制作图形化是通过激光开槽的方式,将位于导电金属层待电镀区域的绝缘掩膜
31、层采用激光去除,以露出导电金属层的待电镀区域,而保留在导电金属层上的绝缘掩膜层直接形成图形化掩膜。图 10:半导体光刻图形化工艺原理 图 11:激光图形化电镀工艺流程 资料来源:图形光刻工艺原理、申万宏源研究 资料来源:一种单面或双面太阳能电池的图形化掩膜及太阳能电池专利、申万宏源研究 2.1 光刻、激光等多路线推动,探索图形化量产可能性 2.1.1 种子层制备 电镀太阳能电池的长期可靠性是决定铜金属化能否量产的决定性因素之一。铜是一种深能级杂质,会迅速扩散到硅中并与硅发生反应,导致器件退化和故障。因此,铜的扩散阻挡层至关重要,一般采用硅镍合金作为铜扩散阻挡层,额外的阻挡层沉积将增加工艺复杂性
32、和成本,而 HJT 电池通过在电极和硅之间插入 TCO 薄膜,TCO 薄膜优异的铜扩散阻挡性能使得 HJT电池无需额外沉积阻挡层。种子层具备低电阻及优良接触特性,有助于实现电镀铜技术。直接在 TCO上进行电镀,镀层和 TCO 间的接触为物理接触,附着力主要为范德华力,容易引起电极脱落,为改善金属与透明导电薄膜的接触及附着特性,需在电镀之前在透明导电薄膜表面沉积一层极薄的种子层(100 nm),增加电镀金属与 TCO 之间的附着性能。金属种子层具有高横向导电性以及更好的接触特性,有助于实现双面电镀,一般选择在硅中扩散速率较慢的金属镍。种子层制备分为全面沉积和选择性制备,选择性制备有望成为技术发展
33、方向。全面沉积种子层通过物理气相沉积(PVD)比如磁控溅射或者化学镀技术实现。选择性制备种子层主要可通过激光转印或者喷墨打印/丝网印刷的方式实现。激光转印技术是指通过激光把种子层从塑料载体转移至基板上,然后通过烧制介电层实现种子层与 TCO 的接触,种子层的选择性制备可以显著简化电镀工艺,不需要全面沉积种子层和选择性回蚀,未来或将成为种子层制备技术的主要发展方向。图 12:种子层选择性制备方法 资料来源:Novel Plating Processes for Silicon Heterojunction Solar Cell Metallization Using a Structured S
34、eed Layer、申万宏源研究 2.1.2 光刻路线 在泛半导体领域,根据是否使用掩膜版,光刻技术主要分为直写光刻与掩膜光刻。其中,掩膜光刻是指由光源发出的光束,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。相较于接触式和接近式光刻技术,投影式光刻技术更加先进,通过投影的原理能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下获得更小比例的图像,从而实现更精细的成像。直写光刻也称无掩膜光刻,是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上,无需掩膜直接进行扫描曝光,其在 PCB 领域一般称为“直接成像”。直写光刻根据辐射源的不同大致可进一步分为两大主要类型:一种是光学直写光刻,如
35、激光直写光刻;另一种是带电粒子直写光刻,如电子束直写、离子束直写等。图 13:泛半导体主要光刻技术分为直写光刻和掩膜光刻 资料来源:芯碁微装招股说明书、申万宏源研究 直写光刻技术具备精度更高和简化流程等优点,有望运用于电镀铜技术图形化环节。激光直写光刻是高精度激光束根据设计的图形聚焦至涂覆有感光材料的基材表面上,无需掩膜直接进行扫描曝光。LDI(Laser Direct Imaging)属于直接成像的一种,光由紫外激光器发出,LDI 技术的成像质量比传统曝光技术更清晰,在中高端 PCB 制造中具有明显优势,有望运用于电镀铜技术的图形化环节。在 PCB 领域,下游对光刻精度的要求不断提升,目前光
36、刻直写设备可实现的最小线宽达到 5m;同时,直写光刻设备从 CAM 文件开始直接成像,免除了传统曝光所需的底片制作流程及返工流程,有效缩短生产周期。表 6:PCB 产品最小线宽要求不断提升 图 14:直写光刻技术原理 PCB 产品类型 2019 年 2021 年 2023 年 多层板 40m 30m 30m HDI 板 40m 30m 30m 柔性板 20m 15m 15m IC 载板 8m 5m 5m 资料来源:芯碁微装招股说明书、申万宏源研究 资料来源:芯碁微装招股书、申万宏源研究 掩膜光刻路径多样,主要由种子层印刷方式和掩膜类别决定。1)PVD 镀种子层+有机掩膜:PVD 镀种子层沉积掩
37、膜或喷涂感光油墨通过曝光显影刻蚀出电镀区域的凹槽两侧同时电镀铜去除掩膜并进行种子层回蚀;2)图形化种子层+介电掩膜:PVD 镀种子层在种子层上喷涂固化油墨沉积网格图案进行种子层回蚀去除网格之间的种子层在电池片表面沉积介电层去除油墨,在介电层表面形成开口两侧同时进行电镀;3)印刷种子网格+介电掩膜:在 TCO 膜表面通过喷墨或丝印实现种子网格的印刷在电池片表面沉积介电层铜电镀。图 15:种子层和掩膜工艺步骤比较 资料来源:CSEM、申万宏源研究 由于设备产能有限和掩膜成本较高,掩膜光刻在光伏电镀铜领域或不具备经济性。光刻工艺通过旋涂液体抗蚀剂并进行紫外线照射来形成栅线开口,这种工艺可获得更细线宽
38、和更高的高宽比,但对于光伏生产来说过于昂贵。PCB 领域的电镀采用光敏 UV 油墨或干膜形成栅线开口,采用干膜电镀得到的电极横截面呈矩形,相比于 UV 油墨具备更好的分 辨率和高宽比。然而 UV 油墨或干膜仍需要基于光刻的步骤,在光伏行业电镀铜领域或不具备经济性,因此大规模生产和低成本的替代工艺非常重要。2.1.3 激光路线 激光路线主要包括激光开槽和激光转印两种方案:激光开槽是一种前景广阔的太阳能电池镀铜方法,但它与 HJT 电池工艺不兼容。HJT太阳能电池的本征非晶硅层和掺杂非晶硅层厚度小于 20nm,激光束会严重损坏钝化层,在不影响器件性能的情况下烧蚀 TCO 层是不可能的。有技术提出通
39、过在 TCO 上沉积Al2O3/a-Si 叠层(其中 a-Si 层用作激光照射的吸收剂,Al2O3薄膜在该区域被烧蚀)通过激光开槽形成电镀开口选择性沉积种子层铜电镀。另一种优化的激光路线是激光诱导正向转移(LIFT):在 TCO 上沉积介电层通过第一道激光工序把种子层从塑料箔诱导转移至电池表面通过第二道激光工序烧制介电层,形成种子层与 TCO 的接触电镀铜。该技术路线无需事先镀镍等预处理,工序流程简化,电镀工艺也比较简单。图 16:图形化技术的激光路线 资料来源:Copper metallization of electrodes for silicon heterojunction sola
40、r cells:Process,reliability and challenges、申万宏源研究 在图形化环节,多家企业及机构选择不同工艺路线对电镀铜技术进行探索。帝尔激光布局图形化环节的激光开槽技术,根据公司 8 月投资者关系活动记录,公司前期在 TOPCon电镀工艺上已实现较好的中试应用效果,今年在 IBC 路线又有了突破,证明激光路线在不同电池技术上应用广阔。目前帝尔已有电镀铜激光设备的量产订单,因为电镀铜环节对激 光的精准性要求较高,既要保证开槽较细,还要实现后续铜离子的较好吸附,因此设备单GW 价值量较高。芯碁微装基于自身在 PCB 领域直写光刻的深厚积累,积极推进激光直写光刻设备
41、在光伏领域的开发和应用。迈为股份与 SunDrive 联合研发高效 HJT 电池,采用无种子层直接电镀工艺实现最高转换效率高达 26.41%。根据迈为投资者关系记录,明年上半年有望实现在客户端的中试线试运行。表 7:图形化环节各企业设备技术进展 图形化路线 公司名称 技术进展 光刻 迈为股份 与 SunDrive 联合研发高效 HJT 电池,采用无种子层直接电镀工艺实现最高转换效率高达26.41%。根据迈为公告,明年上半年有望实现在客户端的中试线试运行 芯碁微装 公司已将应用于 PCB 线路层曝光的直写光刻设备曝光精度(最小线宽)由 8m 提升至 6m,PCB 阻焊层曝光精度由 75/150m
42、 提升至 40/70m,与此同时直写光刻设备产能效率也不断提升。在新能源光伏领域,公司已经与下游知名电池片厂商进行技术探讨 激光 帝尔激光 前期在 TOPCon 电镀工艺上已实现较好的中试应用效果,今年在 IBC 路线又有了突破,证明激光路线在不同电池技术上应用广阔。目前帝尔已有电镀铜激光设备的量产订单,因为电镀铜环节对激光的精准性要求较高,既要保证开槽较细,还要实现后续铜离子的较好吸附,因此设备单GW 价值量较高 资料来源:各公司公告、微信公众号,申万宏源研究 光刻/激光各有优劣,未来或将呈多技术路线并行格局。光刻路线下的干膜成本较高,目前主要通过采用成本较低的 UV 油墨控制成本,且光刻设
43、备效率相比丝网印刷较低,未来效率还需进一步提升。相比光刻路线,激光图形化路线效率更高、成本更低,具备量产潜力。目前局限在于 1)激光束可能会损坏钝化层,不适合 HJT电池技术路线;2)技术成熟度及生产良率相对较低。我们认为,未来电镀铜技术或将是多种路线并行的局面:光刻路线用于 HJT电池,激光路线用于 TOPCon 或 BC 电池。2.2 重点标的:迈为股份、帝尔激光、芯碁微装、苏大维格、天准科技 2.2.1 迈为股份:储备图形化和电镀铜设备 公司聚焦半导体、显示、光伏领域,深耕真空、激光、图形化三大基准技术。公司业务可分为太阳能电池成套生产设备、单机、配件及其他,2022H1 上述业务营收分
44、别为 13.93、2.43、1.24 亿元,营收占比分别为 79.13%、13.82%、7.05%,太阳能电池成套生产设备系公司营收主要来源。在光伏领域,公司作为丝网印刷设备龙头,市占率超过 70%;同时积极推动并成功研制 HJT 电池量产设备,2022 年以来累计公布 HJT 整线订单或潜在合作超 16GW(包括 2022 年 4 月 REC 4.8GW、2022 年 7 月爱康科技 1.2GW、2022 年 9 月华晟 7.2GW、2022 年 9 月润海新能源 3GW);并成功研制了用于光伏行业的激光设备并取得一定市场份额。图 17:公司深耕三大基准技术,聚焦泛半导体领域 资料来源:迈为
45、股份官网、申万宏源研究 注:蓝字部分为公司已开发设备 前瞻布局铜电镀技术,加速去银化进程。根据迈为中报信息,公司采取类光刻工艺(干膜/湿膜+曝光)来实现铜电镀环节的图形化,在铜电镀的四个技术难点,目前迈为已经攻克了两个半。迈为认为 HJT 电池不适合采用激光路线电镀铜,一方面激光会损伤 HJT 电池的钝化层;同时相比掩膜光刻路线,激光无法限制铜电镀的侧向生长,会影响光照面积。从电镀铜推进速度来看,预计今年 10 月会确定整体工艺路线,明年上半年有望实现在客户端的中试线试运行。迈为同步布局银包铜技术,持续推进光伏行业去银化降本。公司与 SunDrive 自 2021 年起合作研发高效 HJT 电
46、池,电池片电极在无种子层电镀设备上完成,SunDrive 优化了其无种子层直接电镀工艺,使电极高宽比得到提升(栅线宽度可达 9m,高度 7m),最新转换效率高达 26.41%。图 18:铜电镀工序及技术难点 图 19:迈为/SunDrive 合作 HJT 电池效率提升曲线 资料来源:迈为股份(HJT&叠层峰会)、申万宏源研究 资料来源:迈为股份、申万宏源研究 2021年9月1日 25.542021年11月6日25.842022年3月1日 26.072022年8月1日 26.4125.025.225.425.625.826.026.226.426.6全面积认证效率(%)受益于下游光伏装机需求扩张
47、,公司业绩高速增长。受益于全球光伏装机稳步增长、高效电池技术迭代驱动产线设备投资以及公司丝网印刷产线市场份额快速提升,公司营收及归母净利润均高速增长。2021 年公司实现营收 30.95 亿元,同比增长 35.44%;归母净利润为 6.43 亿元,同比增长 62.97%。2022 年以来公司累计公布 HJT 整线订单或潜在合作达 21GW,为后续营收和利润增长提供保障。2022H1 公司实现营业总收入 17.60 亿元,同比增长 42.08%;实现归母净利润 3.96 亿元,同比增长 57.20%。近年来公司毛利率及净利率水平有所回升,2022H1 实现毛利率 40.07%、净利率 21.84
48、%。图 20:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约76%图21:公司2015-2021年归母净利润CAGR约74%资料来源:Wind、申万宏源研究 资料来源:Wind、申万宏源研究 图 22:近年来公司毛利率及净利率回升 资料来源:Wind、申万宏源研究 2.2.2 帝尔激光:布局图形化环节激光设备 公司是光伏激光加工设备龙头,在光伏行业拥有高市占率。公司是全球领先的光伏专用设备解决方案供应商,在光伏激光应用领域具有较强的技术积累。主要产品激光消融设0%50%100%150%200%250%05001,0001,5002,0002,5003,0003,500营业收入(百万元)营收
49、yoy(%)/右轴0%50%100%150%200%250%300%350%400%00500600700归母净利润(百万元)归母净利润yoy(%)/右轴46.94%52.42%48.83%39.55%33.82%34.02%38.30%40.07%22.08%31.00%27.25%21.63%16.96%16.93%20.25%21.84%0%10%20%30%40%50%60%2000212022H1毛利率(%)净利率(%)备、SE 激光掺杂设备市场占有率稳定在 80%左右,下游客户包括隆基、阿特斯、晶澳太阳能等全球光伏组
50、件龙头企业。全面布局电池工艺路线,充分受益于下游扩产及技术变化带来的设备需求红利。光伏行业景气发展拉动光伏激光设备需求,P 型电池向 N 型电池发展带来激光设备需求再次提升。无论何种太阳能电池技术路线成为主流,公司的光伏激光设备均能实现相关应用:1)公司基于原有的 SE 激光掺杂设备、激光消融设备,推出激光转印解决方案;2)公司针对TOPCon 研制了激光硼掺杂技术,针对 HJT 进行了激光修复和激光无损切割等产品储备。同时公司针对 BC 技术储备了大尺寸无损消融技术以及激光开槽设备等,有望充分受益于新型高效电池技术迭代。图 23:公司在光伏领域全面布局各种技术路线,在其他领域加速拓展新应用
51、资料来源:帝尔激光公司公告、申万宏源研究 积极布局电镀铜激光开槽技术,目前已取得量产订单。公司积极布局图形化环节的激光开槽技术,根据帝尔投资者交流信息,公司前期在 TOPCon 电镀工艺上已实现较好的中试应用效果,今年在 IBC 路线又有了突破,证明激光路线在不同电池技术上应用广阔。目前帝尔已有电镀铜激光设备的量产订单,因为电镀铜环节对激光的精准性要求较高,既要保证开槽较细,还要实现后续铜离子的较好吸附,因此设备单 GW 价值量较高。公司业绩稳步增长,营收净利表现良好。公司核心产品 PERC 激光消融和激光掺杂设备的市占率常年居于国内领先地位,目前贡献主要营收来源;同时受益于公司在个技术路线均
52、有产品布局:2015-2021 年营收年复合增速约为 79%,2021 年公司实现营收 12.57亿元,同比增长 17.21%;2015-2021 年归母净利润年复合增速约为 87%,2021 年公司归母净利润为 3.81 亿元,同比增长 2.11%。2022H1 公司实现营业总收入 6.65 亿元,同比增长 10.75%;实现归母净利润 2.16 亿元,同比增长 21.43%。近年来,公司毛利率均保持在 45%以上,净利率水平呈波动上升趋势;2022H1 实现毛利率 46.75%、净利率32.47%。图 24:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约 79%图 25:公司 2015
53、-2021 年归母净利润 CAGR 约87%资料来源:Wind、申万宏源研究 资料来源:Wind、申万宏源研究 图 26:近年来公司毛利率及净利率整体稳定 资料来源:Wind、申万宏源研究 2.2.3 芯碁微装:直写光刻曝光机龙头 立足直写光刻技术,产品覆盖 PCB 及泛半导体等领域。公司专业从事以直写光刻为技术核心的直接成像设备及直写光刻设备的研发制造,主要产品包括 PCB 直接成像设备及自动线系统、泛半导体直写光刻设备及自动线系统、其他激光直接成像设备等。产品应用领域涵盖多领域光刻环节,包括:丝网印刷领域(最小线宽 70-50m)、PCB 领域(最小线宽 40-8m,包括单层板、多层板、H
54、DI 板、柔性板、IC 载板等)及泛半导体领域(最小线宽 3m 以下,包括低世代 OLED 显示面板、晶圆级封装及 IC 制造等领域),且拟进入高世代 OLED 显示面板领域。0%20%40%60%80%100%120%140%02004006008001,0001,2001,400营业收入(百万元)营收yoy(%)/右轴0%50%100%150%200%250%300%00500归母净利润(百万元)归母净利润yoy(%)/右轴55.52%64.07%65.88%62.07%55.86%46.54%45.42%46.75%22.77%39.24%40.58%46.02%4
55、3.60%34.80%30.32%32.47%0%10%20%30%40%50%60%70%2000212022H1毛利率(%)净利率(%)图 27:公司产品主要应用于 PCB 及泛半导体领域 资料来源:芯碁微装招股说明书、申万宏源研究 国内直写光刻设备龙头,定增项目将拓展新能源光伏领域的产业化应用。作为国内唯一一家曝光显影设备上市公司,芯碁微装生产的光刻机设备通过图形化技术可以实现电镀铜工艺。光伏用曝光机精度只需要达到微米级,公司已将应用于 PCB 线路层曝光的直写光刻设备曝光精度(最小线宽)由 8m 提升至 6m,PCB 阻焊层曝光精度由 75/
56、150m 提升至 40/70m,与此同时直写光刻设备产能效率也不断提升,单位产品使用成本不断下降。根据公司定增预案,公司预计投资总计 3.18 亿元,建设现代化直写光刻设备生产基地,拓展直写光刻设备在新型显示、PCB 阻焊层、引线框架以及新能源光伏等领域内的应用。在新能源光伏领域,公司已经与下游知名电池片厂商进行技术探讨。表 8:公司定增项目拟拓展直写光刻设备下游应用 项目名称 直写光刻设备产业应用深化拓展项目 项目总投资 31,756.19 万元 项目建设内容 本项目拟建设现代化的直写光刻设备生产基地,深化拓展直写光刻设备在新型显示、PCB 阻焊层、引线框架以及新能源光伏等领域内的应用,扩产
57、现有 NEX系列产品的同时,不断开发新产品并推动产业化落地。预计达产后将形成年产 210(台/套)直写光刻设备产品的生产规模。项目建设地点 合肥市高新区长安路与长宁大道交口西南角 资料来源:芯碁微装公司公告、申万宏源研究 公司业绩稳健增长,电镀铜曝光设备有望成为新增长极。近年来,受益于直写设备的国产替代趋势,公司营收及净利润均稳健增长。2021 年公司实现营收 4.92 亿元,同比增长 58.74%;归母净利润为 1.06 亿元,同比增长 49.44%。2022H1 公司实现营业总收入2.55 亿元,同比增长 36.95%;实现归母净利润 0.57 亿元,同比增长 31.72%。未来随着公司光
58、伏电镀铜领域光刻设备验证通过陆续出货,有望持续贡献业绩增量。公司毛利率及净利率水平基本稳定,分别在 40%/20%水平上下波动。图 28:公司 2018-2021 年营业收入 CAGR 约 78%图 29:公司 2018-2021 年归母净利润 CAGR 约83%资料来源:Wind、申万宏源研究 资料来源:Wind、申万宏源研究 图 30:公司毛利率/净利率分别在 40%/20%水平上下波动 资料来源:Wind、申万宏源研究 2.2.4 苏大维格:深耕图形化+光刻设备 公司是国内领先的微纳结构产品制造和技术服务商。公司通过自主研发微纳光学关键制造设备光刻机,建立了微纳光学研发与生产制造的基础技
59、术平台体系,形成了公共安全和新型印材、消费电子新材料、反光材料、高端智能装备四大事业群。在持续的技术创新推动下,公司紧密贴合下游市场需求变化,积极布局 TOF/DOE、VR/AR 等领域的产品和产业化应用。0%50%100%150%200%250%300%350%005006002018A2019A2020A2021A2022H1营业收入(百万元)营收yoy(%)/右轴0%50%100%150%200%250%300%350%400%0204060801001202018A2019A2020A2021A2022H1归母净利润(百万元)归母净利润yoy(%)/右轴58.78
60、%51.22%43.41%42.76%43.21%19.81%23.55%22.91%21.57%22.28%0%10%20%30%40%50%60%70%2018A2019A2020A2021A2022H1毛利率(%)净利率(%)图 31:苏大维格主要业务布局 资料来源:苏大维格公司公告、申万宏源研究 依托光刻技术,积极拓展光伏领域应用。公司始终致力于打造功能强大、性能稳定的统一光刻平台,并通过技术创新、增加设备型号、拓展应用领域,为产品的前瞻性技术开发提供基础平台。公司具备多年的光刻机研发和生产经验,能够提供应用于 IC 芯片投影式光刻机的核心部件定位光栅尺产品,目前正积极拓展光刻设备在光
61、伏铜电镀方案图形化方面的应用。公司 MiScan 系列激光直写设备能实现 0.8m 分辨精度及 0.5m 套刻精度,采用无掩膜直写光刻技术,去除了繁琐的掩膜加工步骤,降低研发生产成本,缩短研发周期,具有快速、精细等曝光模式和 Mask/晶圆器件制作等多种工作模式。图 32:公司 MiScan 激光直写设备能实现 0.8m 分辨精度及 0.5m 套刻精度 资料来源:苏大维格官网、申万宏源研究 公司营收稳步增长,业绩有望迎来改善。2021 年公司实现营收 17.37 亿元,同比增长24.77%;归母净利润为-3.50 亿元,亏损原因主要系 1)国际形势及疫情影响下,子公司华日升微棱镜反光材料销售下
62、滑严重,叠加化工原材料价格暴涨,公司计提商誉减值 3.1亿元;2)子公司维业达由于产能利用率及设备稼动率较低导致亏损。2022H1 公司实现营 业总收入 8.8 亿元,同比增长 9.85%;归母净利润为-0.01 亿元,主要系受长三角地区疫情、市场竞争加剧影响,在新管理团队领导以及维业达持续导入龙头客户下,2022Q2 公司已扭转 Q1 亏损状态,实现归母净利润 138 万元。近年来,公司毛利率及净利率水平略有下降,但毛利润仍维持在较高水平;2022H1 毛利率 15.68%、净利率为-0.69%,未来公司经营状况和盈利能力有望持续改善。图 33:公司2015-2021 年营业收入 CAGR
63、约 30%图 34:公司归母净利润有望改善 资料来源:Wind、申万宏源研究 资料来源:Wind、申万宏源研究 图 35:未来公司盈利能力有望恢复 资料来源:Wind、申万宏源研究 2.2.5 天准科技:LDI 设备新秀 机器视觉设备领军企业,横向布局多产品领域。天准聚焦机器视觉,成功应用于消费类电子产品的尺寸测量与缺陷检测,形成了机器视觉算法、精密机械结构设计、精密驱动与控制等完毕的技术体系。根据公司 2022 半年报,公司 2021 年在国内机器视觉行业市占率为 7.7%。主要产品包括视觉测量装备、视觉检测装备、视觉制程装备和智能网联方案等。产品功能涵盖尺寸与缺陷检测、自动化生产装配、智能
64、仓储物流等工业领域多个环节。图 36:天准科技主要业务布局 0%20%40%60%80%100%120%140%05000营业收入(百万元)营收yoy(%)/右轴-1000%-800%-600%-400%-200%0%200%400%-400-300-归母净利润(百万元)归母净利润yoy(%)/右轴28.11%32.26%29.62%27.89%28.49%26.13%19.57%15.68%0.96%6.72%8.11%4.98%7.99%3.00%-20.77%-0.69%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%20152016
65、2002020212022H1毛利率(%)净利率(%)资料来源:天准科技招股说明书、申万宏源研究 立足核心技术优势,推出 LDI 设备迅速贡献收入。天准将自身打造的机器视觉和精密光电等技术复用到新领域,LDI 产品的核心技术与天准其他产品有很大重叠,公司在 LDI领域具备明显竞争优势。公司 2020 年年底推出 LDI 激光直接成像设备,2021 年第一年销售就实现了近 7000 万元的营业收入,并持续提升 LDI 产品技术指标,完善功能、拓展应用场景。以 TZDI 系列激光直接成像设备为例,采用亚微米级精密驱控平台、全新一代 DMD控制技术以及光学成像设计,融合天准视觉
66、算法、融合标定、补偿算法等技术,以确保更高的成像质量、产能以及对位精度。图 37:天准科技 LDI 激光直接成像设备 资料来源:公司官网、申万宏源研究 在光伏领域,公司的硅片自动检测分选装备在缺陷检测准确率方面与瑞士梅耶博格同类最先进产品水平相当,在检测速度方面高于梅耶博格水平,覆盖国内绝大部分光伏硅片切片厂商,实现了进口替代。目前国内市场主要是天准科技和奥特维两家供应商,两家的份额大致相当。公司营收及净利润整体保持较好增长态势。2015-2021 年营收复合年均增长率约为42%、归母净利润复合年均增长率约为 30%。2021 年公司实现营收 12.65 亿元,同比增长 31.23%;归母净利
67、润为 1.34 亿元,同比增长 24.91%。2022H1 公司实现营业总收入4.65 亿元,同比增长 25.09%;实现归母净利润 0.03 亿元,同比增长 41.45%,公司上半年实施股权激励计划影响归母净利润,扣除股份支付费用影响后归母公净利润为0.25亿元。近年来,公司毛利率水平较为稳定,2022H1 毛利率为 43.73%,净利率为 0.67%,主要系股权激励支付费用影响。图 38:公司 2015-2021 年营业收入 CAGR 约 42%图 39:公司 2015-2021 年归母净利润 CAGR 约30%资料来源:Wind、申万宏源研究 资料来源:Wind、申万宏源研究 图 40:
68、近年来公司毛利率整体稳定 资料来源:Wind、申万宏源研究 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%02004006008001,0001,2001,400营业收入(百万元)营收yoy(%)/右轴-20%0%20%40%60%80%100%0204060800归母净利润(百万元)归母净利润yoy(%)/右轴53.20%58.01%48.04%49.17%45.75%42.48%42.45%43.73%17.76%17.41%16.16%18.59%15.37%11.14%10.60%0.67%0%10%20%30%40%50%60%70%20152016
69、2002020212022H1毛利率(%)净利率(%)3金属化:垂直/水平电镀各有亮点,效率提升是关键 3.1 垂直电镀技术成熟,水平电镀有望突破量产瓶颈 光伏镀铜关键在于栅线的均匀性和填充性能。电镀铜工艺的基本原理就是利用电解化学反应在基体表面镀上一层金属铜膜层,通电后发生电极反应,电解液中带正电离子向电极反应区的负相移动,带负电离子向电极反应区的正相移动,发生金属堆积镀层和放出气体。光伏电镀铜的关键在于电镀栅线的均匀性和填充性能,很大程度上取决于镀铜液的性能、电流密度等技术参数。随着电流密度上升,得到的铜镀层更均匀致密,在电流密度更高的边缘区域铜离子沉积更快,而中间区
70、域则有可能出现空心、孔洞等情况,同时铜电极会向外扩散,影响单位电池表面的吸光面积,影响转换效率。金属化环节的主要设备即为电镀设备,电镀铜工艺根据电池片的放置及传送方式不同分为垂直电镀和水平电镀:垂直电镀中镀件垂直于镀液平面,利用马达带动钢带或链条在同一固定高度处水平传动,实现镀件在不同工艺段槽体内的平稳传动与连续生产。垂直电镀技术较为成熟,技术难度相对较低,主要应用于 PCB 领域,采用夹点挂镀方式,自动化难度较高,限制生产效率提升。水平电镀是将电池片的放置方式由垂直改变为平行于镀液液面,电池片通过导电滚轮实现与电路的联通,同时带动水平置于导电滚轮上的电池片向前运动。相比垂直电镀,水平电镀具备
71、优势:无需进行手工装挂,大幅提升自动化程度,具备规模化量产潜力;不使用挂具,降低碎片率,提高生产良率;无需预留装夹位置,增加实用面积;电镀均匀性更好。水平电镀工艺技术难度较高,设备价值量更高,在使用过程中设备调试难度更大,水平电镀的研发设计仍存在技术性问题,未来有待进一步完善。图 41:PCB 垂直连续电镀线 图 42:光伏电池片水平电镀设备示意图 资料来源:海慧科技、申万宏源研究 资料来源:国知局、申万宏源研究 多家厂商积极布局垂直/水平电镀工艺:垂直电镀:东威科技从 2020 年 8 月立项研发“光伏电池片金属化 VCP 设备”,目前中试线已经取得完全成功,设备产能可达 6000 片/小时
72、,公司的设备技术和产能均处于行业领先水平。罗博特科 2021 年开始铜电镀研发项目,旨在开发适用于太阳能电池的大产能垂直连续电镀设备,以及前后道工序装备以提供成套解决方案。目前技术处于内部测试阶段,已完成工艺流程的验证以及样片试制,经初步评估各项指标基本达到预期,后续将加快推进量产化进程。水平电镀:捷得宝为海源复材一期 600MW HJT 产线提供铜电镀设备,根据捷得宝官网信息,公司水平电镀设备适用于不同技术路线电池片,且可执行单双面同时电镀,均匀性更优,以 M2 计算,公司设备在 2021 年产速可达到 6000 片/小时(10um、10ASD),目标为 10000 片/小时。捷得宝表示,包
73、括 TOPCon(4 家)和 HJT(8 家)在内,全球有12 家客户与其持续进行铜栅线验证。表 9:金属化环节各企业电镀铜设备技术进展 电镀工艺 公司名称 技术进展 垂直电镀 东威科技 2020 年 8 月立项研发“光伏电池片金属化 VCP 设备”,目前中试线已经取得完全成功,设备产能可达 6000 片/小时,公司的设备技术和产能均处于行业领先水平 罗博特科 2021 年开始太阳能电池铜电镀制备电极研发项目,旨在开发适用于太阳能电池的大产能垂直连续电镀设备,以及前道掩膜层制备、后道刻蚀清洗装备以提供成套解决方案 水平电镀 捷得宝 2021 年 11 月海源复材与捷得宝签订采购框架合同,约定捷
74、得宝为海源复材一期 600MW HJT 产线提供铜电镀设备,捷得宝水平电镀设备适用于不同技术路线电池片,且可执行单双面同时电镀,以 M2计算,公司设备在 2021 年产速可达 6000 片/小时(10um、10ASD),目标为 10000片/小时 宝馨科技(垂 直/水平未知)2022 年6 月,与安徽大禹共同出资成立项目公司,建设 2GW 光伏电池及 2GW 光伏组件项目。怀远项目在金属化环节采用电镀铜路线,图形化方面采用光刻技术,目前电镀铜设备正处于中试优化及量产设计阶段,量产机型产速预计可做到 8000 片/小时,投资成本接近丝网印刷设备 资料来源:各公司公告、各公司官网,申万宏源研究 铜
75、电镀路线处于产业化进程初期,业内玩家纷纷布局。根据迈为股份投资者交流信息,铜电镀目前有 4 个技术难点,公司已经攻克了一半多,从电镀铜推进速度来看,明年有望实现在客户端的中试线试运行。根据宝馨科技公告,公司在图形化方面采用光刻技术,电镀铜设备中试机型的验证工作已完成,目前正在试制量产机型,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。根据帝尔激光公告,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。表 10:铜电镀技术主要新增环节及设备 环节 设备 厂商 制作种子层 PVD 设备 迈为股份 制作掩膜
76、掩膜一体机-1)图形化光刻路线 曝光 曝光机 芯碁微装、苏大维格、天准科技 显影 显影机 东威科技 2)图形化激光路线 激光开槽 激光设备 帝尔激光 电镀 铜电镀设备 捷德宝(水平)、东威科技(垂直)、罗博特科(垂直)、宝馨科技 资料来源:各公司公告、各公司官网、申万宏源研究 3.2 重点标的:东威科技:电镀设备龙头 电镀设备龙头,不断切入新细分业务板块。公司主要从事高端精密电镀设备及其配套设备的研发、设计、生产及销售,主要产品主要覆盖 PCB 电镀、通用五金电镀和新能源电镀(锂电、光伏)三个领域,形成了主营业务突出且多元化经营的发展模式。图 43:东威科技产品矩阵 资料来源:公司官网,申万宏
77、源研究 积极推动镀铜设备在光伏领域的研发和应用,光伏 VCP 设备中试线取得成功。光伏镀铜是在硅片上面直接镀铜,难点在于电池片太薄易碎。公司从 2020 年 8 月立项研发“光伏电池片金属化 VCP 设备”,目前在中试线已经取得成功,大量产线已经攻克了设备和自动化技术难关,目前在设备研发设计制作中,设备产能可达到 6000 片/小时,每 GW 需要三条线,传统方式产能大约 9000-10000 片/小时。数据显示,镀铜相比银浆在转化效率提高了 1%-2%,公司致力于研究工艺更加简便、更环保、更低成本的设备。图 44:东威科技光伏镀铜设备 资料来源:东威科技公司公告,申万宏源研究 近年来,公司营
78、收及净利润表现良好,保持稳健增长。2021 年公司实现营收 8.05 亿元,同比增长 45.11%;归母净利润为 1.61 亿元,同比增长 83.21%。2022H1 公司实现营业总收入 4.12 亿元,同比增长 17.86%;实现归母净利润 0.93 亿元,同比增长 34.38%。近年来,公司毛利率及净利率水平稳中有升,2022H1 实现毛利率 43.68%、净利率 22.62%。图 45:公司 2017-2021 年营业收入 CAGR 约 21%图 46:公司 2017-2021 年归母净利润 CAGR37%资料来源:Wind、申万宏源研究 资料来源:Wind、申万宏源研究 图 47:近年
79、来公司毛利率及净利率稳中有升 资料来源:Wind、申万宏源研究 0%10%20%30%40%50%005006007008009002002020212022H1营业收入(百万元)营收yoy(%)/右轴0%20%40%60%80%100%05002020212022H1归母净利润(百万元)归母净利润yoy(%)/右轴40.60%42.95%46.95%40.70%42.63%43.68%12.07%15.52%16.81%15.84%19.99%22.62%0%5%10%15%20%25%30%35%40%
80、45%50%2002020212022H1毛利率(%)净利率(%)4重点公司估值表 表 11:重点公司估值表 公司代码 公司简称 2022/9/23 EPS(元/股)PE PB 收盘价(元/股)21A 22E 23E 24E 21A 22E 23E 24E 300751.SZ 迈为股份 497.00 3.72 5.21 8.36 12.36 133.77 95.42 59.45 40.21 14.39 300776.SZ 帝尔激光*190.02 2.24 3.07 4.71 7.25 84.81 61.99 40.32 26.21 14.02 688630.SH 芯碁微装
81、 68.60 0.88 1.28 1.89 2.60 78.06 53.39 36.35 26.40 8.59 300331.SZ 苏大维格 18.94-1.35 0.57 1.17 1.69-14.07 33.34 16.23 11.23 2.44 688003.SH 天准科技 34.80 0.69 0.99 1.31 1.77 50.52 35.05 26.50 19.67 4.49 688700.SH 东威科技 137.05 1.09 1.62 2.48 3.20 125.40 84.86 55.17 42.81 24.67 资料来源:申万宏源研究 注:标*公司盈利预测来自申万预测,其他公司盈利预测来自 Wind 一致预测,币种统一为 CNY