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1、1证券研究报告作者:行业评级:上次评级:行业报告|请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明强于大市强于大市维持2023年06月30日(评级)分析师 孙潇雅 SAC执业证书编号:S09铜电镀行业报告铜电镀行业报告HJT提效必经之路,产业化已开始加速提效必经之路,产业化已开始加速行业专题研究2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明摘要晶硅电池的金属化主要采用高温银浆或低温银浆的丝网印刷工艺,纯铜栅线的铜电镀工艺可在银浆的基础之上实现降本增效,尤其是与异质结电池和BC电池更为适配。在本篇报告中主要梳理:在本篇报告中主要梳理:1)铜电镀的优势和量产难点;)铜电镀的优势和量产难点;2
2、)铜电镀的工艺流程;)铜电镀的工艺流程;3)铜电镀对于不同类型电池的)铜电镀对于不同类型电池的意义;意义;4)对铜电镀相关设备的市场空间进行测算;)对铜电镀相关设备的市场空间进行测算;5)相关受益标的。)相关受益标的。一、铜电镀优劣势一、铜电镀优劣势 3点优势:导电能力更强+栅线形貌更好可带来提效0.3%-0.5%、相比纯银的低温银浆可带来降本。量产难点:设备产能和稳定性、合适油墨材料开发、铜栅线的脱栅和氧化问题、良率问题、环保问题。二、主流工艺流程:二、主流工艺流程:PVD镀种子层镀种子层-图形化图形化-金属化金属化 种子层制备:种子层制备:可选有种子层和无种子层,当前以有种子层为主。图形化
3、:图形化:目前5种路线(投影式、接近式、LDI、喷墨打印、激光),HJT铜电镀的图形化路线尚未最终确定。金属化:金属化:目前5种路线(单面水平、双面水平、挂镀、垂直连续电镀VCP、VDI),当前以VCP、VDI、双面水平电镀开发为主。三、铜电镀对于不同类型电池的意义三、铜电镀对于不同类型电池的意义 对于HJT电池的意义主要在于提效,成本上相比同样远期的银包铜不一定能降本;用于TOPCon电池上可改善Voc等,国外公司早有研究。四、铜电镀市场空间四、铜电镀市场空间预计26年图形化设备市场空间为20亿元,金属化设备市场空间为40亿元。五、投资建议五、投资建议建议关注迈为股份(机械覆盖)、芯碁微装、
4、天准科技、苏大维格、罗博特科、海源复材。六、风险提示六、风险提示新技术研发不及预期风险、异质结产业进展不及预期风险、银包铜等其他技术路线进展快于预期风险、测算具有一定主观性。4U8ZqUrVzWmWhUrNrM6MbP9PpNrRnPnOeRoOsNeRmMtR6MsQtQuOqNoPuOrRrR一一、铜电镀、铜电镀优势与量产难点优势与量产难点 3点优势:导电能力更强、栅线形貌更好、相比纯银的低点优势:导电能力更强、栅线形貌更好、相比纯银的低温银浆可降本温银浆可降本 量产难点:设备产能和稳定性、油墨材料、铜栅线的脱量产难点:设备产能和稳定性、油墨材料、铜栅线的脱栅和氧化、良率、环保栅和氧化、良
5、率、环保3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明4铜电镀技术在铜电镀技术在PCB面板行业应用较为成熟,同样可应用于晶硅电池金属化面板行业应用较为成熟,同样可应用于晶硅电池金属化资料来源:三五互联公司公告,硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究,俞健,天风证券研究所 铜电镀铜电镀的基本原理的基本原理:电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,电镀时,镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的工件做阴极,镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。铜电镀技术在铜电镀技术在PCB面板等行业中应用成熟:面板等行业中应用成熟:PCB面板中电镀铜的工艺较为成熟,东威科技在电镀设备专业
6、拥有十余年的技术沉淀,VCP电镀设备市占率50%以上,2022年已经成功研发出集除胶、化铜、电镀三项工艺合一的水平电镀机,有利于下游客户提高产能、降低成本。铜电镀技术同样可应用于晶硅电池的金属化环节铜电镀技术同样可应用于晶硅电池的金属化环节:以异质结电池为例,金属化的传统方式为采用丝网印刷的方式将低温银浆浆料印刷至电池片表面形成纯银栅线,而铜电镀则通过铜种子层制备图形化金属化等工艺在电池片表面制成纯铜栅线。铜金属化相比使用低温银浆的方式具有诸多优势,在光伏领域的发展前景广阔。图图:采用银栅线的异质结电池结构:采用银栅线的异质结电池结构图:采用铜栅线的异质结电池结构图:采用铜栅线的异质结电池结构
7、5铜电镀优势铜电镀优势1:导电能力更强:导电能力更强资料来源:PV-Tech公众号,InfoLink Consulting公众号,Solar Energy Materials and Solar Cells,Jian Yu,硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究,俞健,全球电气资源公众号,聚和材料招股说明书,PV infolink公众号,天风证券研究所 铜电镀相比纯银浆料的丝网印刷主要有三点优势:更强的导电性、更好的栅线形貌和更低的量产成本。铜电镀相比纯银浆料的丝网印刷主要有三点优势:更强的导电性、更好的栅线形貌和更低的量产成本。优势优势1:铜栅线相比银栅线的导电性更强,且与:铜栅线相比银栅线
8、的导电性更强,且与TCO薄膜之间接触更为紧密,体电阻和接触电阻均更小,可提高电池转换效率薄膜之间接触更为紧密,体电阻和接触电阻均更小,可提高电池转换效率:(1)纯铜的电阻率显著低于低温银浆)纯铜的电阻率显著低于低温银浆:低温银浆topcon电池中使用的一般是高温银浆或银铝浆,异质结电池使用的是低温银浆,低温银浆是由银粉、有机树脂等构成。聚和材料超低体电阻低温银浆的体电阻率可小于5.cm,铜栅线是由纯铜构成,铜的体电阻率约1.75.cm,银的体电阻率约1.65.cm,纯铜的导电能力略弱于纯银,但显著强于低温银浆;(2)铜栅线的线电阻低于纯银栅线:)铜栅线的线电阻低于纯银栅线:异质结使用的低温银浆
9、烧结温度一般不超过250,导致浆料中的银粉颗粒仅通过载体的粘性不能达到完全紧密贴合,存在的空隙会导致线电阻提高,而铜制程的电极内部致密而均匀,线电阻相对更低;(3)铜栅线与)铜栅线与TCO的接触电阻低于纯银栅线:的接触电阻低于纯银栅线:银浆料与透明导电薄膜TCO之间的接触存在较多孔洞,导致接触电阻增加,且与透明导电薄膜TCO之间附着紧密,接触电阻更小,功率损耗也更小,电池片的转换效率也更高。图:纯铜的导电能力好于低温银浆图:纯铜的导电能力好于低温银浆图:图:电镀电极与电镀电极与TCO之间接触更为紧密之间接触更为紧密6铜电镀优势铜电镀优势2:栅线形貌更好,栅线宽度更细:栅线形貌更好,栅线宽度更细
10、资料来源:Copper metallization of electrodes for silicon heterojunction solar cells:Process,reliability and challenges,Jian Yu,贺利氏光伏公众号,海源HYM公众号,天风证券研究所 优势优势2:铜电镀制成的铜栅线相比使用丝网印刷制成的银栅线宽度会更细且形貌会更好:铜电镀制成的铜栅线相比使用丝网印刷制成的银栅线宽度会更细且形貌会更好,可进一步提高转换效率可进一步提高转换效率:(1)铜栅线的形貌相比银栅线更好铜栅线的形貌相比银栅线更好:丝网印刷使用的网版表面凹凸不平,同时如果回墨刀过度
11、下压,可能会出现印刷图案向两边扩散的情况,而铜电镀由于是在掩膜内形成栅线,栅线的形貌会更好,可带来电池效率提高;(2)铜栅线的线宽相比银栅线更窄铜栅线的线宽相比银栅线更窄:铜电镀的图形化设备可以使得铜栅线的线宽更细,使用LDI激光直写设备可实现在实验室条件下满足5m以下线宽的铜栅线曝光需求,同时量产线可实现最小15m的铜栅线。铜栅线相比丝网印刷的银栅线宽度更细,更小的线宽可减少光遮,加之电阻率有所下降,可带来电池片效率绝对值约0.3%-0.5%的提升。图:铜电镀的栅线形貌好于丝网印刷的银栅线形貌图:铜电镀的栅线形貌好于丝网印刷的银栅线形貌7铜电镀优势铜电镀优势3:相比纯银的低温银浆成本更低:相
12、比纯银的低温银浆成本更低资料来源:TCL中环公众号,聚和材料招股说明书,晶科能源公司公告,SOLARZOOM光储亿家公众号,中国光伏行业协会CPIA官网,Wind等,天风证券研究所 优势优势3:浆料为:浆料为HJT电池非硅成本的主要构成电池非硅成本的主要构成,铜电镀的材料成本远低于使用银浆的丝网印刷铜电镀的材料成本远低于使用银浆的丝网印刷 2022年HJT电池片的单W浆料成本约为0.14元,在非硅成本构成中占比约40%,浆料成本的降低对于异质结的非硅成本下降意义重大。价格方面,截至6月5日,电解铜现货价格为66元/kg,低温银浆价格约为6000元/kg左右,铜的材料成本约为银浆材料成本的1/1
13、00,铜电极的材料成本远远低于银电极的材料成本。39%12%10%6%7%28%浆料成本靶材成本设备折旧人工成本电力成本其他成本+期间费用图:图:2022年底年底HJT电池非硅成本中浆料成本占比接近电池非硅成本中浆料成本占比接近40%图:世界银行图:世界银行:商品价格商品价格:银价银价(单位:元(单位:元/kg)01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0002019-01-312019-03-312019-05-312019-07-312019-09-302019-11-302020-01-312020-03-312020-05-312020-07-3120
14、20-09-302020-11-302021-01-312021-03-312021-05-312021-07-312021-09-302021-11-302022-01-312022-03-312022-05-312022-07-312022-09-302022-11-302023-01-312023-03-318铜电镀量产难点:设备产能和稳定性、油墨材料、铜栅线的脱栅和氧化、良率、环保铜电镀量产难点:设备产能和稳定性、油墨材料、铜栅线的脱栅和氧化、良率、环保资料来源:迈为股份官网,芯碁微装公司公告,东威科技公司公告,海源复材公司公告,罗博特科公司公告,太阳井公众号,天风证券研究所 难点难点
15、1 1:设备产能有待提升且稳定性有待验证:设备产能有待提升且稳定性有待验证:迈为的丝网印刷机每小时可生产14400片G12半片和15000片M10半片。截至2023年2月,图形化环节,芯碁微装的LDI设备产能为6000片/h;金属化环节,截至2023年4月,东威科技产能8000片/h的垂直连续电镀设备正在制造,具有破片率低(小于0.1%)、均匀性好等优势,与丝印机设备产能的差距在逐步拉近;难点难点2 2:合适的油墨材料开发比较难:合适的油墨材料开发比较难:图形化环节中可以匹配光伏需求的低成本油墨开发较难;难点难点3 3:使用铜电镀技术会对电池片的良率造成影响:使用铜电镀技术会对电池片的良率造成
16、影响:由于相比丝网印刷而言铜电镀多了几道包含湿法在内的工艺步骤,因此预计会对电池片的良率产生一定影响,但目前具体在量产线上对良率影响几何还需进一步验证,可关注太阳井的整线跑通情况;难点难点4 4:铜栅线的氧化问题:铜栅线的氧化问题:铜栅线在制作过程中会在两个环节可能被氧化,一是用磁控溅射做完的种子层需要进入显影液中时;二是电池片生产完成没有短时间内完成封装时,防止铜氧化的解决办法是镀锡,锡的厚度约为防止铜氧化的解决办法是镀锡,锡的厚度约为1 1微米微米;难点难点5 5:铜栅线相比银栅线更容易出现脱栅:铜栅线相比银栅线更容易出现脱栅:铜栅线是实心的,且栅线宽度更细,细栅线与TCO的接触面积更小;
17、难点难点6 6:铜电镀工艺可能会存在环保问题:铜电镀工艺可能会存在环保问题:铜电镀使用的湿膜中含有油墨,油墨是有机污染物,且显影和电镀环节都会有废水产生,一方面通过环评指标存在难度,另一方面进行污水处理会进一步增加量产成本。表表:铜电镀:铜电镀量产难点量产难点量产难点量产难点产生原因产生原因解决办法解决办法设备产能问题设备产能待提升,产量待验证目前芯碁微装的LDI激光直写设备、东威科技的垂直连续电镀设备产能均已达到6000片/小时,我们预计后续还可进一步提升油墨材料问题同时满足工艺匹配和低成本的油墨材料开发较难油墨材料企业的技术研发投入良率影响工艺步骤增多工艺调试优化脱栅问题铜栅线实心且更细,
18、与TCO接触面积小低应力铜技术等,来配合前段电池工艺来解决氧化问题种子层在显影时、电池片生产出来后特殊处理;尽快完成组件封装环保问题显影、电镀都有废水废液产生增设废水回收装置二、铜电镀的工艺流程二、铜电镀的工艺流程 主流工艺流程:主流工艺流程:PVD镀种子层镀种子层-图形化图形化-金属化金属化 种子层制备:当前以有种子层为主种子层制备:当前以有种子层为主 图形化:目前图形化:目前5种路线,种路线,HJT铜电镀图形化路线尚未确定铜电镀图形化路线尚未确定 金属化:目前金属化:目前5种路线,以种路线,以VCP、VDI、双面水平电镀为主、双面水平电镀为主9请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明10铜电
19、镀工艺路线铜电镀工艺路线:PVD镀种子层镀种子层-图形化图形化-金属化金属化资料来源:芯碁微装公司公告,艾邦半导体网公众号,天风证券研究所 工艺路线:工艺路线:种子层图形化金属化去油墨和种子层退火:先在电池片表面通过磁控溅射PVD设备沉积一层铜种子层,再进行图形化工序,包括喷涂感光油墨、曝光、显影,之后再进行双面镀铜的金属化,再依次去除感光油墨、铜种子层,并镀上锡以防止电极表面的铜栅线氧化,最后再进行退火。图:铜电镀工艺路线图:铜电镀工艺路线11种子层制备种子层制备:当前以有种子层为主,无种子层可节约:当前以有种子层为主,无种子层可节约PVD成本但开发难度较大成本但开发难度较大资料来源:迈为股
20、份公众号,海源复材公司公告,天风证券研究所 异质结电池铜电镀的种子层环节可分为有种子层和无种子层,无种子层的工艺难度较大,目前仍以有种子层的路线为主。异质结电池铜电镀的种子层环节可分为有种子层和无种子层,无种子层的工艺难度较大,目前仍以有种子层的路线为主。有种子层可帮助解决脱栅问题,种子层制备难点主要体现在工艺有种子层可帮助解决脱栅问题,种子层制备难点主要体现在工艺:种子层具备较低电阻、较高的横向导电性和较好的接触特性,主要作用是增强铜栅线与TCO之间的结合力,有助于异质结电池实现双面电镀。如果直接把铜栅线长在硅表面,减少烧结的环节,容易引起脱栅问题。电镀之前通过先在透明导电薄膜TCO上沉积一
21、层约100nm厚的种子层,可增加电镀金属与TCO之间的附着性能。种子层的材料一般材料镍或铜镍合金,沉积种子层的设备一般选用PVD设备。种子层的制备难度主要体现在工艺环节:种子层的制备难度主要体现在工艺环节:诸如连续镀膜产生的高温会破坏非晶硅层等,都会对异质结电池完成镀种子层后的最终质量产生影响。无种子层目前主要由迈为和无种子层目前主要由迈为和Sun-Drive联合开发,可节约联合开发,可节约PVD成本成本:除了有种子层之外,以澳大利亚金属化公司Sun-Drive为代表的无种子层的技术近年来也在迅速发展,2022年9月迈为股份联合SunDrive研制的全尺寸(M6,274.5 cm2)N型晶硅异
22、质结电池转换效率达到26.41%,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(栅线高度达9m,高度7m)。无种子层相比有种子层的好处在于可以节约PVD的设备成本,同时由于没有种子层进入显影液,后续工艺步骤的处理相对更加简单。表:无种子层的开发难度较大,当前铜电镀以有种子层的路线为主表:无种子层的开发难度较大,当前铜电镀以有种子层的路线为主有种子层有种子层材料选择材料选择镍或铜镍合金使用设备使用设备一般为PVD设备工艺优势工艺优势可以提升铜栅线与TCO的结合力,减少脱栅工艺劣势工艺劣势需要增加PVD设备投资,同时铜种子层也易氧化无种子层无种子层工艺优势工艺优势可以节约PV
23、D设备成本工艺劣势工艺劣势工艺难度较大,还未大规模量产12图形化:目前有图形化:目前有5种路线,异质结电池铜电镀图形化路线尚未确定种路线,异质结电池铜电镀图形化路线尚未确定资料来源:迈为股份公众号,芯碁微装招股说明书,天风证券研究所 异质结电池铜电镀图形化环节有异质结电池铜电镀图形化环节有5种技术路线:种技术路线:图形化环节的主要目的是制备掩膜,以供后续电镀环节在掩膜槽内沉积铜栅线,当前异质结电池的铜电镀图形化环节共有5种技术路线可供选择,一是需要使用掩膜的投影式光刻;二是同样需要使用掩膜的接近接触式光刻;三是无需使用掩膜的LDI激光直写,LDI设备主要由芯碁微装提供;四是喷墨打印;五是激光开
24、槽,该方式一般用于IBC电池,主要用于IBC电池的背面栅线制备。异质结电池铜电镀图形化环节的技术路线尚未完全统一,异质结电池铜电镀图形化环节的技术路线尚未完全统一,BC电池使用激光相对合适:电池使用激光相对合适:整体来看,我们认为对于异质结电池而言,传统光刻路线中的投影式光刻、接近接触式光刻、LDI激光直写的相关设备产能和成本均在动态变化,目前图形化的技术路线尚未完全统一;激光工艺在IBC电池中的应用相对合适,帝尔激光应用于BC电池的激光微蚀刻设备已经取得头部客户量产订单。图:铜电镀的图形化环节可供选择的技术路线较多,目前尚未达成统一图:铜电镀的图形化环节可供选择的技术路线较多,目前尚未达成统
25、一13图形化:光刻技术分为直写光刻和掩膜光刻,图形化:光刻技术分为直写光刻和掩膜光刻,LDI无需使用掩膜版无需使用掩膜版资料来源:芯碁微装招股说明书,天风证券研究所 泛半导体领域根据是否使用掩膜版,光刻技术分为直写光刻和掩膜光刻。泛半导体领域根据是否使用掩膜版,光刻技术分为直写光刻和掩膜光刻。掩膜光刻路线中,可进一步分为接近/接触式光刻以及投影式光刻,接触式曝光一般用于小批量的试验使用,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。投影式光刻技术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。投影式光刻在最小线宽、对位精度、产能等核心指标方面
26、能够满足各种不同制程泛半导体产品大规模制造的需要,成为当前 IC 前道制造、IC 后道封装以及 FPD 制造等泛半导体领域的主流光刻技术。成像精度方面,电子束直写光刻优于激光直写光刻,但产能效率较低:成像精度方面,电子束直写光刻优于激光直写光刻,但产能效率较低:直写光刻路线中,直写光刻根据辐射源的不同可分为激光直写、离子束直写与电子束直写,LDI激光直写受限于激光波长,在精度上不如电子束和离子束等带电粒子直写光刻技术和掩膜光刻技术。但另一方面,电子束直写产能效率低,且在大规模生产中会产生较为严重的邻近效应,该项技术目前主要应用在高端IC 掩膜版制版领域。成本方面,投影式光刻需要使用掩膜版,成本
27、方面,投影式光刻需要使用掩膜版,LDI无需使用掩膜版。无需使用掩膜版。投影式光刻需用到掩膜版,虽然掩膜版的寿命相比接触式大幅提高,但使用一定时间仍需进行更换,且掩膜成本相对较高,一定程度影响投影式光刻的量产经济性;激光直写相比投影式光刻具有无需使用掩膜版、容易修改且制造周期短的优势。图:直写光刻、接近接触式光刻、投影式光刻示意图图:直写光刻、接近接触式光刻、投影式光刻示意图应用领域应用领域直写光刻直写光刻掩膜光刻掩膜光刻光刻精度要求光刻精度要求激光直写光刻激光直写光刻带电粒子束直写光刻带电粒子束直写光刻IC前道制造满足低端IC制造需求-满足中高端IC制造需求高IC、FPD掩膜版制版FPD制造所
28、需的掩膜版制版及IC制造所需的中低端掩膜版制版需求满足IC制造高端掩膜版制版需求-中等IC后道封装满足先进封装需求-满足先进封装需求较低FPD制造满足低世代线需求-满足中高世代线需求较低表:掩膜光刻相比激光直写光刻的成像精度更高表:掩膜光刻相比激光直写光刻的成像精度更高14金属化金属化:目前共有:目前共有5种路线,主要在开发的是垂直连续电镀、双面水平电镀和种路线,主要在开发的是垂直连续电镀、双面水平电镀和VDI电镀电镀资料来源:Controllable Simultaneous Bifacial Cu-Plating for High-Efficiency Crystalline Silico
29、n Solar Cells,Can Han等,Copper metallization of electrodes for silicon heterojunction solar cells:Process,reliability and challenges,Jian Yu,罗博特科公众号,东威科技公司公告,天风证券研究所 铜电镀的金属化共有铜电镀的金属化共有5种技术路线,目前产业主要开发的是垂直连续电镀、双面水平电镀和种技术路线,目前产业主要开发的是垂直连续电镀、双面水平电镀和VDI电镀。电镀。根据电镀方式不同可分为5种类型:单面的光诱导式水平电镀、双面的水平电镀、挂镀式、垂直连续电镀、
30、VDI电镀,出于光伏的量产级别产能需求,目前产业主要开发的是垂直连续电镀、双面水平电镀和VDI电镀。单面的光诱导式水平电镀单面的光诱导式水平电镀:该路线下不需要用夹具来夹住电池片,电池片是水平放置进入电解槽中,进行单面的铜电镀。该技术路线的缺点是一次只能镀一面,而HJT是双面电池,双面都镀的话需要镀两次,存在产能提升问题;双面的水平电镀双面的水平电镀:理论上产能相对更容易放大,相比单面的水平电镀,双面的水平电镀更加适合HJT电池的金属化,电流供应方式主要有导电轮和导电夹两种;挂镀式电镀挂镀式电镀:电池片挂在电镀的点上,在自动化装置带动下向前移动进行电镀,一般用于PCB行业;垂直连续电镀:垂直连
31、续电镀:垂直连续电镀相比挂镀式电镀,虽然仍然存在电镀不均匀和触点会被镀上铜的问题,但相比挂镀式电镀可具有更大的产能,东威科技设备产能预计达到8000片/小时,可达量产要求,均匀性好且高效节能、清洁环保;VDIVDI电镀电镀:主要由罗博特科开发,2月28日,罗博特科国电投新能源提供的铜栅异质结VDI电镀设备顺利进场,项目前期,双方技术团队已顺利完成第一阶段的设备可行性验证,结果超出预期;3月初,双方技术团队将进行第二阶段的验证,电镀工艺设备与自动化设备全面对接,整线跑通,收集量产数据,优化方案,力争三季度成功建成行业内首条大产能铜栅线异质结电池生产线;6月14日,罗博特科再次推出了单体GW级太阳
32、能电池铜电镀设备,产能由600MW提升到1GW,携手客户持续加快推进铜电镀业务的量产化进程。表表:金属化设备对比:金属化设备对比双面水平双面水平电镀电镀垂直连续垂直连续电镀电镀VDIVDI电镀电镀设备企业设备企业捷得宝东威科技罗博特科产能产能8000片/小时单轨产能600-1000MW产业进展产业进展若验证顺利,23年底前导入量产第一阶段可行性论证通过,第二阶段验证中,有望配合客户在三季度建成首条铜电镀异质结电池整线;推出GW级量产设备图:图:单面光诱导式水平电镀示意图单面光诱导式水平电镀示意图三、铜电镀对于不同类型电池的意义三、铜电镀对于不同类型电池的意义 对于对于HJT电池的主要意义在于提
33、效,相比同样远电池的主要意义在于提效,相比同样远期的银包铜不一定可降本期的银包铜不一定可降本 TOPCon电池使用铜电镀可改善电池使用铜电镀可改善Voc等,国外公司等,国外公司早有研究早有研究15请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明16铜电镀相比银包铜远期来看不一定能够降本,其对于铜电镀相比银包铜远期来看不一定能够降本,其对于HJT的主要意义在于提效的主要意义在于提效资料来源:帝尔激光公司公告,苏州固锝公司公告,低成本银包覆铜导电浆料的可控制备及其在太阳能电池中的应用,刘徐迟,晶澳(扬州)太阳能科技有限公司发明专利,天风证券研究所 在行业选择大幅扩产TOPCon电池之后,HJT的参照对象便由
34、PERC电池转变为了TOPCon电池,在成本相对劣势的情况下,在成本相对劣势的情况下,HJT如果想实现如果想实现大规模商业化,必须在电池效率上继续向上突破大规模商业化,必须在电池效率上继续向上突破,HJT电池目前可选的金属化体系主要有3种,银包铜、铜电镀、激光转印。银包铜银包铜+丝印丝印可以很好的实现降本,但存在三方面问题可以很好的实现降本,但存在三方面问题:问题一问题一是银包铜浆料相比纯银浆料的电阻率是升高的,问题二问题二是通过丝网印刷的工艺制作的栅线形貌不如铜电镀,问题一和问题二综合导致无法带来电池片效率提升,问题三问题三是银包铜浆料的可靠性问题,银需要长期很好的包覆住里面的铜,避免铜的裸
35、露。目前,苏州晶银已经出货50%银含量的浆料产品应用于背面细栅,帝科股份40%-50%铜含量的银包铜浆料在客户端批量验证进展顺利,背面副栅单独使用银包铜浆料和双面副栅同时使用银包铜浆料,性能均处于领先地位。铜浆料铜浆料+电镀铜相比银包铜电镀铜相比银包铜+丝网印刷,丝网印刷,远期来看不一定能够完成降本,但可以实现提效:远期来看不一定能够完成降本,但可以实现提效:由于电镀铜除了浆料成本以外,还有其他的设备和材料成本,从远期来看相比银包铜+丝网印刷的方式不一定能够实现降本,但从效率来看,铜栅线的电阻率相比纯银的低温浆料更低,栅线更细且形貌更好,可以带来电池效率的提升,对于HJT电池而言至关重要;低温
36、银浆低温银浆+激光转印方案已于激光转印方案已于22年三季度交付,可提升效率年三季度交付,可提升效率0.3%:激光转印技术是通过在柔性透光材料的凹槽上填充浆料,再用激光高速图形化扫描,将浆料从柔性透光材料上转移至硅片表面形成栅线。帝尔激光的转印设备已于22年三季度交付,目前应用于HJT工艺,客户反馈效率提升0.3%,浆料节约30%-40%,正在跑产量数据,还在持续优化。图图:化学置换法制备银包铜的反应机理:化学置换法制备银包铜的反应机理图:激光转印原理示意图图:激光转印原理示意图17TOPCon电池使用铜电镀可改善电池使用铜电镀可改善Voc等,国外公司早有研究,帝尔激光已取得量产订单等,国外公司
37、早有研究,帝尔激光已取得量产订单资料来源:PV-Tech官网,光伏产业通,上饶经济技术开发区招商局公众号,天风证券研究所 使用铜电镀可帮助使用铜电镀可帮助topcon电池实现低接触电阻电池实现低接触电阻、改善改善Voc等等:双面TOPCon太阳电池Ni/Cu/Ag电接触的实现是基于激光接触开窗(LCO)与在线电镀Ni/Cu/Ag结合,LCOs和镀Ni/Cu/Ag的技术优势包括:在n型TOPCon层和轻硼掺杂发射极上实现低接触电阻、低接触复合、硼发射极可改善Voc、具有低线电阻率的窄接触宽度(25m)。国外国外SunPower和和Tetrasun等公司等公司2020年以前已开始研究年以前已开始研
38、究topcon电池的铜电镀电池的铜电镀:2020年左右,SunPower和Tetrasun等公司推出了用于钝化接触太阳能电池的电镀接触技术,并在Fraunhofer ISE的TOPCon电池中首次引入了电镀接触,旨在接触区域掺硼发射极,使电池效率高达23.4%。FraunhoferISE开发的带有金属镀层接触的TOPCon电池的后段工艺流程包括激光烧蚀、退火、预清洗、电镀、退火。TOPCon电池铜电镀需用到激光等设备电池铜电镀需用到激光等设备,截至截至2323年年4 4月帝尔激光已取得量产订单月帝尔激光已取得量产订单,2121年年有有4 4家企业与捷得宝合作开发家企业与捷得宝合作开发topco
39、ntopcon电镀电镀:TOPCon电池的电镀需用到激光高精超细图形化设备,截至2023年4月帝尔激光已取得头部客户量产订单;2021年在与捷得宝持续合作进行铜栅线验证的客户,国内外共有12家,其中8家的技术路线是 HJT,其他4家则是TOPCon。图:图:TOPCon电池的结构示意图电池的结构示意图四四、铜电镀市场空间测算、铜电镀市场空间测算 预计预计26年图形化设备市场空间为年图形化设备市场空间为20亿元,金属化设备市亿元,金属化设备市场空间为场空间为40亿元亿元18请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明19市场空间:预计市场空间:预计26年图形化设备市场空间为年图形化设备市场空间为20亿
40、元,金属化设备市场空间为亿元,金属化设备市场空间为40亿元亿元资料来源:迈为股份公司公告,芯碁微装公司公告,东威科技公司公告,天风证券研究所 2022年年HJT 新增扩产新增扩产30GW,23-26年预计年预计HJT新增扩产分别为新增扩产分别为55、80、120、200GW;铜电镀随着技术逐步成熟,预计铜电镀随着技术逐步成熟,预计23-26年在新扩产异质结中的渗透率分别为年在新扩产异质结中的渗透率分别为2%、10%、25%和和50%;23-26年图形化设备的单年图形化设备的单GW价值量分别为价值量分别为0.20、0.18、0.17、0.15亿元;亿元;23-26年金属化设备的单年金属化设备的单
41、GW价值量分别为价值量分别为0.6、0.5、0.4、0.3亿元;亿元;我们预计我们预计23-26年图形化市场空间分别为年图形化市场空间分别为0.22、1.44、7.91、19.95亿元;预计亿元;预计23-26年金属化市场空间分别为年金属化市场空间分别为0.66、4.00、18.60、39.90亿元。亿元。表表:2022-2030年国内年国内铜电镀铜电镀市场空间预测市场空间预测五、投资建议五、投资建议迈为股份(机械覆盖)、芯碁微装、天准科技、苏迈为股份(机械覆盖)、芯碁微装、天准科技、苏大维格、罗博特科、海源复材大维格、罗博特科、海源复材20请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明迈为股份迈为股
42、份:异质结设备龙头,铜电镀中试线预计异质结设备龙头,铜电镀中试线预计23年下半年开始验证年下半年开始验证公司为丝网印刷和公司为丝网印刷和HJT设备龙头,成功升级了微晶异质结高效电池量产设备设备龙头,成功升级了微晶异质结高效电池量产设备:公司的太阳能电池丝网印刷设备已经得到市场的高度认可,销售规模和市场份额占据市场龙头地位。公司在原有丝网印刷设备的基础上完善改进了 HJT 丝网印刷设备,通过自主研发陆续突破核心工艺环节非晶硅薄膜沉积、TCO 膜沉积所需的 PECVD 设备和 PVD 设备,并通过参股子公司吸收引进日本 YAC 的制绒清洗技术,从而实现了 HJT 电池设备的整线供应能力。公司在电池
43、技术迭代阶段,始终坚持技术创新,成功升级了微晶异质结高效电池量产设备,微晶技术的应用可以让电池片透光性更好、导电性更佳,大幅提升了异质结电池的光电转换效率。公司图形化已取得突破,预计公司图形化已取得突破,预计23年下半年在客户端中试验证年下半年在客户端中试验证:公司铜电镀图形化环节已经突破,现在主要瓶颈在电镀方面,公司选择与合作伙伴共同推动,下半年公司预期会有一条中试线在客户端开始验证。资料来源:迈为股份公司公告,Wind,天风证券研究所211.71 2.48 3.94 6.43 8.62 0%20%40%60%80%02468102018年2019年2020年2021年2022年归母净利润(
44、亿元)YOY图:图:2018-2022年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况6.65 11.82 15.34 26.60 33.31 1.03 1.90 6.18 2.81 4.93 0.19 0.66 1.33 1.55 3.24 0018年2019年2020年2021年2022年太阳能电池丝网印刷成套设备单机配件及其他图:图:2018-2022年公司分业务情况(亿元)年公司分业务情况(亿元)公司深耕泛半导体直写光刻设备与公司深耕泛半导体直写光刻设备与 PCB PCB 直接曝光设备,已成长为国内直写光刻设备领军企业直接曝光设备,已成长为国内直写光刻设备领军企业。近年来
45、公司不断提升 PCB 曝光设备性能,品牌知名度和市占率逐步提升。同时不断推出用于 IC 掩模版制版、IC 载板、先进封装、光伏电池曝光等细分领域的泛半导体直写光刻设备,成长空间得到不断拓展。得益于新老业务的齐头并进,公司收入规模持续增长,2019-2022 年营业收入年均复合增速达47.74%。2022 年公司实现营业收入 65,227.66 万元,同比增长 32.51%,归属于上市公司股东的净利润 13,658.50 万元,同比增长28.66%。公司光刻设备量产机型已经发货,处于配合验证阶段。公司光刻设备量产机型已经发货,处于配合验证阶段。23年4月,公司太阳能电池光刻设备量产机型SDI-1
46、5H已经发货至光伏龙头企业,该机型是光伏太阳能设备首机的升级机型,支持HJT铜电镀、XBC电池工艺。公司太阳能电池光刻设备去年完成了从0到1,目前正在配合下游应用场景验证,量产机型已经开始发货,并不断开拓更多的下游客户。芯碁微装芯碁微装:国内直写光刻设备领军企业,光刻设备量产机型已经发货国内直写光刻设备领军企业,光刻设备量产机型已经发货资料来源:芯碁微装公司公告,Wind,天风证券研究所220.17 0.48 0.71 1.06 1.37 0%50%100%150%200%0.00.40.81.21.62018年2019年2020年2021年2022年归母净利润(亿元)YOY图:图:2018-
47、2022年公司分业务情况(单位:亿元)年公司分业务情况(单位:亿元)图:图:2018-2022年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况1.92 2.81 4.15 5.27 0.02 0.11 0.56 0.96 0年2020年2021年2022年PCB 系列泛半导体系列租赁及其他天准科技天准科技:以“视觉装备平台企业”为核心定位,图形化设备预计以“视觉装备平台企业”为核心定位,图形化设备预计23年交付年交付公司以“视觉装备平台企业”为核心定位公司以“视觉装备平台企业”为核心定位:持续致力于以领先技术推动工业数字化智能化发展,公司始终保持高强度研发投入,不断打造战略规划中
48、的产品矩阵。公司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驾驶方案等。公司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驾驶方案等。22年视觉测量装备产品实现营业收入7.58亿元,同比增长23.66%,占公司营业收入的47.70%;视觉检测装备产品实现营业收入5.30亿元,同比增长68.40%,占公司营业收入的33.37%;视觉制程装备产品实现营业收入2.44亿元,同比下降15.10%,占公司营业收入的15.37%;智能驾驶方案产品实现营业收入0.57亿元,同比增长13.94%,占公司营业收入的3.56%。公司启动了光伏镀铜图形化设备的研发,预计将在公司启动了光伏镀
49、铜图形化设备的研发,预计将在 2023 2023 年交付客户试用。年交付客户试用。资料来源:天准科技公司公告,Wind,天风证券研究所23图:图:2018-2022年公司分业务情况年公司分业务情况(单位:亿元)(单位:亿元)图:图:2018-2022年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况0.94 0.83 1.07 1.34 1.52-50%0%50%100%0.00.40.81.21.62018年2019年2020年2021年2022年归母净利润(亿元)YOY1.12 0.88 0.85 3.59 3.35 8.22 0.31 1.09 0.42 0.02 0.04 0.12 0.05 0
50、.05 0.04 6.13 7.58 3.15 5.30 2.88 2.44 0.50 0.57 03691215182018年2019年2020年2021年2022年精密测量仪器智能检测装备智能制造系统无人物流车其他视觉测量装备视觉检测装备视觉制程装备智能网联方案公司公司20222022年出现大额亏损的最主要原因是计提了大额减值年出现大额亏损的最主要原因是计提了大额减值:考虑到华日升盈利能力尚未修复,利润水平未及预期,公司基于会计准则和谨慎性原则等因素,对华日升各项资产进行了深度清查,并计提了较大额的减值准备。公司2022 年度合并报表层面计提资产和信用减值损失金额为 2.61亿元,系公司出
51、现大额亏损的最主要原因。公司自行开发投影曝光方式的图形化设备,目前处于测试阶段公司自行开发投影曝光方式的图形化设备,目前处于测试阶段:公司自行开发的光伏铜电镀曝光设备采用了掩模投影曝光的方式,有利于协助下游厂商的降本增效。2022年内公司积极与光伏厂商进行深度对接和测试,目前进展顺利。苏大维格苏大维格:22年出现亏损主要原因为减值计提,投影曝光的图形化设备处于测试阶段年出现亏损主要原因为减值计提,投影曝光的图形化设备处于测试阶段24资料来源:苏大维格公司公告,Wind,天风证券研究所-1000%-800%-600%-400%-200%0%200%-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.
52、02018年2019年2020年2021年2022年归母净利润(亿元)YOY6.54 7.80 9.52 13.40 12.77 4.53 4.84 4.20 3.61 4.11 0481216202018年2019年2020年2021年2022年微纳光学产品反光材料设备其他图:图:2018-2022年公司分业务情况(单位:亿元)年公司分业务情况(单位:亿元)图:图:2018-2022年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况罗博特科:电镀设备二阶段验证良好,图形化设备研发已立项罗博特科:电镀设备二阶段验证良好,图形化设备研发已立项公司是国内少数能够提供高端自动化装备和智能制造执行系统软件的企业
53、之一公司是国内少数能够提供高端自动化装备和智能制造执行系统软件的企业之一:公司主要提供满足下游客户技术需求的自动化、智能化设备解决方案,包括 PERC、TOPCon、HJT、IBC 等技术的设备,同时,公司逐步切入了“泛半导体”设备领域,不断深入拓展在光电子、半导体高端装备的业务布局。电镀设备二阶段验证中,图形化设备研发已立项电镀设备二阶段验证中,图形化设备研发已立项:截至23年4月,在金属化方面,公司与国电投新能源第二阶段验证也已经有了初步的结果,初步结果总体表现良好,力争在 2023 年三季度建成行业内首条大产能铜栅线异质结电池生产线。在图形化方面,公司于2023 年年初立项并实施了太阳能
54、电池图形化制备设备的开发研究项目,加速实现打造铜电镀整体解决方案的目标。资料来源:罗博特科公司公告,Wind,天风证券研究所250.95 1.00-0.67-0.47 0.26-200%-100%0%100%200%-0.8-0.40.00.40.81.22018年2019年2020年2021年2022年归母净利润(亿元)YOY4.65 7.26 3.15 9.19 6.61 1.68 1.93 1.67 1.19 1.93 0246810122018年2019年2020年2021年2022年自动化设备智能制造系统其他图:图:2018-2022年公司分业务情况(单位:亿元)年公司分业务情况(单
55、位:亿元)图:图:2018-2022年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况20212021年年3 3月月,公司与国电投研究院签署,公司与国电投研究院签署附条件生效的战略合作协议附条件生效的战略合作协议:双方拟共同合作开发高效光伏电池、储能储热技术、以及储能储热等项目并在后续签署相关合作协议;20212021年年1212月,捷得宝月,捷得宝为海源复材提供微晶设备、制绒设备等为海源复材提供微晶设备、制绒设备等,双方在铜栅线异质结电池技术、微晶硅工艺之异质结电池生产技术、装备合作开发、市场推广等方面开展深入而广泛的合作。20232023年年5 5月,公司与芯碁微装、广信材料签订战略合作月,公司与芯
56、碁微装、广信材料签订战略合作:5月24日下午,海源复材与芯碁微装、广信材料签署了高效率低成本N型电池铜电镀金属化技术战略合作协议。依据上述协议,芯碁微装、海源复材与广信材料展开全方面的技术合作,研究基于N型电池开发高效率低成本异质结电池铜电镀金属化技术,形成具有产业化前景的成套N型电池铜电镀装备线与金属化方案。海源复材海源复材:与多方签订战略合作,持续深耕异质结电池铜电镀与多方签订战略合作,持续深耕异质结电池铜电镀26资料来源:芯碁微装公众号,海源复材公司公告,Wind,天风证券研究所-1.75-5.35 0.33-1.14-1.50-3000%-2000%-1000%0%1000%-6.0-
57、4.0-2.00.02.02018年2019年2020年2021年2022年归母净利润(亿元)YOY1.54 0.97 1.24 0.58 0.64 0.68 0.92 1.18 1.43 1.66 0.220.291.2708年2019年2020年2021年2022年压机及整线装备复合材料业务图:图:2018-2022年公司归母净利润情况年公司归母净利润情况图:图:2018-2022年公司分业务情况(单位:亿元)年公司分业务情况(单位:亿元)27风险提示风险提示 新技术研发不及预期风险:新技术研发不及预期风险:相关图形化和金属化技术应用于晶硅电池的铜电镀均属于全新领域的
58、尝试,可能存在技术研发进展慢于预期的风险;异质结行业进展不及预期风险:异质结行业进展不及预期风险:铜电镀技术与异质结电池更为匹配,铜电镀的落地时间和市场发展与异质结电池息息相关,异质结电池可能存在扩产规模不及预期的风险;银包铜等其他技术路线进展快于预期风险:银包铜等其他技术路线进展快于预期风险:银包铜同样作为可以降低银耗量的方案,若其技术进展较快,可能会影响铜电镀的导入进展;测算具有一定主观性,仅供参考:测算具有一定主观性,仅供参考:本文的市场空间测算中部分参数假设具有一定主观性。28请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明股票投资评级自报告日后的6个月内,相对同期沪深300指数的涨跌幅行业投资
59、评级自报告日后的6个月内,相对同期沪深300指数的涨跌幅买入预期股价相对收益20%以上增持预期股价相对收益10%-20%持有预期股价相对收益-10%-10%卖出预期股价相对收益-10%以下强于大市预期行业指数涨幅5%以上中性预期行业指数涨幅-5%-5%弱于大市预期行业指数涨幅-5%以下投资评级声明投资评级声明类别类别说明说明评级评级体系体系分析师声明分析师声明本报告署名分析师在此声明:我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与,不与,也将不会与本报告中的具体投资建议或观
60、点有直接或间接联系。一般声明一般声明除非另有规定,本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司(已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格)及其附属机构(以下统称“天风证券”)。未经天风证券事先书面授权,不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为天风证券的商标、服务标识及标记。本报告是机密的,仅供我们的客户使用,天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料,但天风证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考,不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或
61、要约。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求,在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估,并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求,必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,天风证券及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。过往的表现亦不应作为日后表现的预示和担保。在不同时期,天风证券可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。天风证券的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。天风证券没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。天风证券的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。特别声明特别声明在法律许可的情况下,天风证券可能会持有本报告中提及公司所发行的证券并进行交易,也可能为这些公司提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。因此,投资者应当考虑到天风证券及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突,投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一参考依据。