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1、铜电镀行业专题:提效利器,无银终局姚健(证券分析师)杜先康(证券分析师)S0350522030001S评级:推荐(维持)证券研究报告2023年08月22日光伏设备请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2沪深300表现表现1M3M12M光伏设备-9.9%-16.5%-44.7%沪深300-2.4%-5.5%-10.2%最近一年走势-0.4420-0.3508-0.2595-0.1683-0.07700.0142光伏设备沪深300相关报告铜电镀行业动态研究:产业合作加强,中试验证加速(推荐)*光伏设备*姚健2023-06-150WvW1VTXmWwV7NcMbRpNqQsQpMfQnNxPkPp
2、NnOaQmNoOxNsPoOuOqQwO请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明3投资要点投资要点 产业合作加强产业合作加强,中试验证加速中试验证加速。相比丝印银浆,铜电镀电池预计降本6-8分/W、提效0.3%-0.5%,银价波动压力下,看好铜电镀长期发展空间。目前业内部分中试线逐步成熟,成本、产能、良率有待优化。2023H1起产业链合作加强,2023H2起中试验证有望加速,2024年有望进入小批量量产阶段。技术方案多元化技术方案多元化。种子层:整面种子层是目前主流,局部种子层步骤简洁、废液较少,无种子层降本优势显著。图形化:产业化初期硅片尺寸、栅线方案易变,受益图案编辑速度优势,直写光刻产
3、业化领先,掩膜光刻正加速研制,长期关注两者降本进度;喷墨打印具备降本、环保优势,设备方案有待成熟;油墨是栅线宽度和均匀性的重要影响因素,光伏应用存在绒面、降本两大难点。电镀:电镀目前是产业瓶颈,产能和质量的影响要素涉及电力、化学、机械三大领域;电力方案,电流密度是首要参数,一定范围内与电镀产能成正比;化学方案,光伏电镀和传统电镀的镀液配方并无本质差异,产业化初期各家方案正加速细节优化;机械方案,不仅影响良率、占地面积,也会影响电镀产能,随着电力方案、化学方案逐步趋稳,电镀时间的提产作用逐步下降,传输时间已成为电镀产能的重要影响因素。其他电镀,TOPCon电镀难点在于镀镍拉力问题,BC电镀遮光容
4、忍度较高。量产前期设备投资先行量产前期设备投资先行。图形化环节,目前直写光刻产业化领先有望率先放量,重点关注芯碁微装,掩膜光刻具备供应链优势,重点关注苏大维格。电镀环节,VDI方案生产节拍及客户验证相对领先,重点关注罗博特科。整线方面,量产工艺整合难度较大,整线及材料协同开发有望助推产业化进度,重点关注太阳井、迈为股份。材料环节,油墨降本优势显著,兼容多种曝光方案,重点关注广信材料。同时,产业链协作加强趋势下,电池及组件开发有望加速,关注海源复材、通威股份、国电投。维持铜电镀行业维持铜电镀行业“推荐推荐”评级评级。风险提示风险提示:产业化进展不及预期;工艺路线波动风险;行业竞争加剧风险;重点关
5、注公司业绩不达预期风险;研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明41、技术方案多元化4请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5电镀应用广泛,光伏方案多元化电镀应用广泛,光伏方案多元化 电镀技术应用广泛电镀技术应用广泛。电镀技术是现代微电子制造中的重要技术,广泛应用于PCB制造、IC封装等领域,基本原理是利用化学电解原理,在特定金属表面镀上一层特定的金属或合金,以水平电镀为例,阴极电镀刷与基片接触、形成电镀体系的阴极,阳极件设置于电解槽的电解液中。图形化和电镀是核心环节图形化和电镀是核心环节。光伏铜电镀技术主要工序包括种子层制备、图形化
6、、电镀、后处理等四大环节,其中图形化和电镀是核心环节,目前各环节均存在多种技术路线。图表1:HJT铜电镀基本流程资料来源:浅谈电镀铜工艺及其添加剂的研究进展吴群英,国海证券研究所注:右侧为简要公式,实际电解化学反应更加复杂,电镀液通常包括硫酸铜(主盐)、硫酸、盐酸和添加剂等成分。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明6种子层:整面种子层是目前主流种子层:整面种子层是目前主流 整面种子层是目前主流方案整面种子层是目前主流方案。种子层的主要作用是提升镀层与TCO间的附着性和导电性,常见材料包括铜、镍、铜镍合金等,制备方法包括溅射(目前主流)、蒸镀、PECVD等,工艺路径包括整面种子层(目前主流)
7、、局部种子层、无种子层等。局部种子层步骤简洁局部种子层步骤简洁、废液较少废液较少。太阳井于2018年1月申请专利,在TCO上面部分区域形成金属种子层(优选溅射法),并在金属种子层两侧形成图形化掩膜,该方法在保证电镀金属与TCO之间高吸附力的前提下,省去种子层蚀刻步骤,能够缓解对TCO的蚀刻作用,也能减少废液排放。图表2:局部种子层工艺流程资料来源:专利之星请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明7种子层:种子层:无种子层降本优势显著无种子层降本优势显著 无种子层目前仍处于实验室阶段无种子层目前仍处于实验室阶段。根据迈为股份公众号,迈为股份和SunDrive自2021年起合作研发HJT电池,采用
8、无种子层方案,2022年9月双方联合开发的无银HJT电池转换效率攀升至26.41%,2023年6月双方联合开发的铜电镀HJT电池转换效率攀升至26.60%,以上均为采用可量产技术的实验室数据。无种子层包括通电还原无种子层包括通电还原、化学镀等多种方案化学镀等多种方案,能够节省设备能够节省设备、材料及刻蚀成本材料及刻蚀成本,目前仍处于实验室阶段目前仍处于实验室阶段,量产中的拉力控制较大量产中的拉力控制较大。根据迈为股份专利申请书(20230207),其HJT铜制程电池(无种子层)制备流程主要包括PVD沉积ITO-ITO上制作掩膜层-图形化开口-粗化/预浸/钯活化(暗黑环境下)-预镀-去氧化-电镀
9、铜-退膜-化学镀锡,传统HJT铜制程电池(有种子层)制备流程主要包括PVD沉积ITO-PVD沉积铜种子层-ITO上制作掩膜层-图形化开口-电镀铜-退膜-去除种子层(化学刻蚀)-化学镀锡;性能测试对比发现,传统有种子层工艺中,铜栅线电镀宽度为30.70m,然而受到铜刻蚀中的刻蚀因子及药水表面张力等影响,铜栅线底部实际遮光线宽约47.66m,无效线宽约17m、占比超过50%,相比,该无种子层工艺中该无种子层工艺中,无效区域占比低于无效区域占比低于1010%,因此除了降本因此除了降本、环保等潜在优势环保等潜在优势,无种子层还能缩小栅线宽度和实际光无种子层还能缩小栅线宽度和实际光照间的差距照间的差距。
10、图表3:无种子层的无效线宽更窄资料来源:专利之星请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明8图形化:曝光显影是目前主流图形化:曝光显影是目前主流 曝光显影目前是图形化主流方案。曝光显影目前是图形化主流方案。图形化是决定栅线宽度的核心环节,直接影响电池转换效率,技术方案包括曝光显影(目前主流)、激光开槽(直接打开掩膜)、喷墨打印(喷涂感光胶)等。资料来源:国海证券研究所图表4:图形化方案对比请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明9图形化:直写光刻有望率先放量图形化:直写光刻有望率先放量 分辨率分辨率、套刻精度和产率是光刻机的主要性能指标套刻精度和产率是光刻机的主要性能指标。核心设备是光刻机,性能
11、指标主要包括分辨率(图形转移的微细化程度)、套刻精度(图形转移的位置准确度)和产率(图形转移的速度),其中分辨率直接受限于投影物镜的数值孔径和曝光光源的波长,套刻精度主要受限于对准系统的测量精度和工件台/掩模台的定位精度,产率则与光源功率、曝光场大小、工件台步进速度等因素有关。铜电镀产业化初期铜电镀产业化初期,硅片尺寸硅片尺寸、栅线方案易变栅线方案易变,掩膜板开发周期较长掩膜板开发周期较长,受益图案编辑速度优势受益图案编辑速度优势,直写光刻产业化领先有直写光刻产业化领先有望率先放量望率先放量。精度方面精度方面,光伏应用精度要求远低于半导体光伏应用精度要求远低于半导体,直写光刻与掩膜光刻均能满足
12、;节拍方面直写光刻与掩膜光刻均能满足;节拍方面,直写光刻与掩膜直写光刻与掩膜光刻均有提速方式光刻均有提速方式,以满足光伏生产节拍需求;长期重点关注两者降本进度以满足光伏生产节拍需求;长期重点关注两者降本进度。资料来源:芯碁微装招股说明书图表5:光刻技术示意图图表6:光刻机性能指标(ASML)资料来源:集成电路与光刻机王向朝等,国海证券研究所年份年份机型机型分辨率/nm分辨率/nm套刻精度/nm套刻精度/nm产率/wph产率/wph1987PAS 2500/40700150551989PAS 5000/50500125501993PAS 5500/6045085561995PAS 5500/30
13、025050801997PAS 5500/50022045962000PAS 5500/2004TWINSCAN XT007TWINSCAN XT1900i384.61312009TWINSCAN NXT:1950i383.51482013TWINSCAN NXT:1970Ci3822502015TWINSCAN NXT:1980Di381.62752018TWINSCAN NXT:2000i381.4275请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明10图形化:直写光刻有望率先放量图形化:直写光刻有望率先放量芯芯碁碁微装直写光刻设备已顺利出货微装直写光
14、刻设备已顺利出货。将光源通过集光系统和匀光系统,照射在数字微镜器件(DMD)上,通过数据链路实时产生动态图形,再通过投影曝光镜头直接投影至基片上,具备图形容易编辑、制作周期较短等优势,其中光源、DMD、曝光镜头是影响最小线宽解析、线宽一致性、焦深等技术指标的关键因素。2023年4月,芯碁微装已将光伏电池图形化量产机型SDI-15H(升级机型)发货至光伏龙头企业,支持HJT、XBC等多种电池工艺。图表7:直写光刻流程简图资料来源:提升光刻机运动控制平台精度方法的研究吕帅等图表8:光伏电池直写光刻机技术规格(芯碁微装)资料来源:芯碁微装官网,国海证券研究所注:显影后,最小线宽/线距与景深取决于感光
15、材料特性及制程06型06型08型08型基板尺寸166mm-210mm整片或半片基板厚度100-150m解析能力6m8m15m线宽公差10%10%10%景深30m50m100m对位精度边缘对位50mMark对位8m边缘对位50mMark对位10m边缘对位50mMark对位10m光源类型LD 40510nm拼接误差1.5m能量均匀性95%光源寿命10000H双轨道产能10000wph95%10000H光伏SDI光伏SDI设备型号设备型号光伏SRD光伏SRD166mm-210mm整片或半片80-150mLD 40510nm1m请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明11图形化:掩膜光刻研制加速图形化
16、:掩膜光刻研制加速苏大维格投影扫描设备已搭建完成苏大维格投影扫描设备已搭建完成。半导体领域的主流光刻技术,根据掩膜板与基片间距可分为接触式/接近式掩膜、投影式掩膜,其中投影式掩膜通过投影原理,在相同尺寸掩膜板的前提下获得更小比例的图像,在最小线宽、对位精度等指标上具备优势,适用于中高端IC前道制造、先进IC后道封装等领域。光伏铜电镀领域,目前接触式/接近式掩膜、投影式掩膜均有应用。2023年7月,苏大维格自行研发的高速低成本投影扫描光刻设备已顺利搭建完成,正在与下游客户做相关验证工作。图表9:接触/接近式掩膜光刻机结构示意图资料来源:集成电路与光刻机王向朝等图表10:扫描投影光刻机结构示意图资
17、料来源:集成电路与光刻机王向朝等请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明12图形化:图形化:油墨已成为主流油墨已成为主流曝光质量取决于紫外光传递到感光材料的能量均匀性,因为曝光是一种紫外光能量的传递过程,所有会吸收能量的潜在介质都是影响因素,主要是光源、镜头和感光材料。同时,栅线宽度主要取决于曝光设备和感光材料。受益于半导体光刻机发展成熟,技术迁移至光伏应用后,光源和镜头对曝光质量的影响、曝光设备对栅线宽度的影响均相对有限,因此感光材料是铜感光材料是铜电镀栅线宽度和均匀性的重要影响因素电镀栅线宽度和均匀性的重要影响因素。感光油墨成本优势显著,兼容多种曝光方案,现已成为铜电镀主流感光材料。光伏光
18、伏油墨和油墨和PCBPCB油墨在宏观材料维度具备相似性油墨在宏观材料维度具备相似性,主要差异在于加工界面主要差异在于加工界面,光伏油墨需要在金字塔绒面实现良好涂覆光伏油墨需要在金字塔绒面实现良好涂覆,需要增加需要增加调控成分以改善界面粘性调控成分以改善界面粘性,同时兼顾光伏低成本要求同时兼顾光伏低成本要求。2023年5月,广信材料与海源复材、芯碁微装在上海SNEC会场签署高效率低成本N型电池铜电镀金属化技术战略合作协议,广信材料光伏感光胶研制顺利,目前正与多家企业对接、送测。资料来源:电路板图形转移技术与应用林定皓图表11:感光油墨的基本制程分类名称分类名称固化原理固化原理产品特点和市场前景产
19、品特点和市场前景液态感光固化油墨液态感光固化油墨通过紫外光固化和热固化双重处理后,反应产生交联架桥,形成三维网状结构,最终形成稳定的固态结构。分辨率和图形精度很高,油墨成膜后的抗物理和耐化学性均好,兼顾热固化油墨和紫外光固化油墨的优点,应用领域和市场前景广阔。紫外光固化油墨紫外光固化油墨通过吸收高强度紫外光引发聚合、交联反应,最终形成稳定的固态结构。固化速度快,生产效率高,属于环境友好型油墨,广泛应用在电子信息行业、包装印刷行业及建筑装饰行业,具有广阔的市场前景。热固化油墨热固化油墨在一定温度条件下,通过交联反应等反应过程形成稳定的网格结构,从而转化为固态。应用过程的生产工艺相对简单,固化后机
20、械强度高,耐化学性好。资料来源:广信材料招股说明书,国海证券研究所图表12:油墨产品种类请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明13图形化:喷墨打印降本环保优势显著图形化:喷墨打印降本环保优势显著 帝尔激光帝尔激光HJTHJT图形化工艺正在研发图形化工艺正在研发。对工艺精准性的要求较高,开槽需要精细、无损,同时还要实现后续铜离子的较好吸附,对激光设备提出较高要求。根据帝尔激光公告,公司研制的激光高精超细图形化设备已应用于TOPCon/XBC量产工艺,目前已有量产订单交付,HJT图形化工艺正在研发。喷墨打印具备降本喷墨打印具备降本、环保优势环保优势,设备方案有待成熟设备方案有待成熟。喷墨打印是一
21、种增材制造技术,在材料用量、生产效率、环境影响及生产成本等方面具备优势,根据墨水类型可直接沉积数十纳米到数十微米厚的图案。根据Meyer Burger公众号,以PCB为例,相较传统光刻技术,喷墨打印技术可节约高达50%的阻焊油墨、减少80%以上的化学废弃物和用水量,且无需使用任何化学显影剂,主要设备从3台(涂胶/曝光/显影)缩减至1台(喷墨打印),能耗至少能降低60%。光伏铜电镀领域光伏铜电镀领域,喷墨打印方喷墨打印方案同样具有环保案同样具有环保、降本等潜在优势降本等潜在优势,然而打印头然而打印头、定位系统等核心零部件的成熟度有限定位系统等核心零部件的成熟度有限,工艺稳定性及打印效率有待提升工
22、艺稳定性及打印效率有待提升,另外油墨配方存在附着力另外油墨配方存在附着力、固化及扩散固化及扩散(喷射后喷射后)等诸多挑战等诸多挑战。图表13:工业级喷墨打印机四大组成部分资料来源:陶氏电子材料注:四个重要组成部分包括打印头、油墨/膏、打印模块(油墨配置/固化)、CAM数据处理和打印头/基板定位系统。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明14电镀:电流密度是首要参数电镀:电流密度是首要参数 电镀目前是产业瓶颈电镀目前是产业瓶颈,产能和质量的影响要素涉及电力产能和质量的影响要素涉及电力、化学化学、机械三大领域机械三大领域。电力方案:电力方案:主要包括电流密度、电源波形等,其中电流密度是首要参数。
23、电流密度电流密度:根据镀层厚度计算公式,镀层厚度与所镀镀种的电化学性质(电化当量和电流效率)、所使用的电流密度和电镀时间相关,其中电流密度是镀层质量最直接的影响因素电流密度是镀层质量最直接的影响因素,是电镀中最重要的控制参数是电镀中最重要的控制参数,增加电流密度能够加快沉积速度增加电流密度能够加快沉积速度,进而提升电镀产能进而提升电镀产能,然而每种镀种都有最佳电流密度范围然而每种镀种都有最佳电流密度范围,电流密度过高也会恶化镀层质量电流密度过高也会恶化镀层质量。电源波形电源波形:目前通常采用直流电源,实际应用中可能涉及周期换向电流和脉冲电流,其中周期换向电流主要用于退镀。图表15:电流密度和镀
24、液浓度与沉积层的关系资料来源:现代电镀手册刘仁志,国海证券研究所图表14:镀层厚度计算公式资料来源:现代电镀手册刘仁志,国海证券研究所注:是镀层厚度,K是电化当量(物质的当量质量除以法拉第常数),D是电流密度,是电解时间,是电流效率,是金属密度请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明15电镀:化学方案加速细节优化电镀:化学方案加速细节优化化学方案:化学方案:镀液配方包括主盐、配位剂和辅助盐、添加剂等,其中主盐(硫酸铜)是电镀液中最主要的成分,是溶液中铜离子的主要来源,微量添加剂不会明显改变溶液电性,却能显著改善镀层性能。虽然电镀液的基本组成差异不大,具体电镀方案的添加剂配方、镀液整体配比存在较
25、大调整空间。光伏电镀和传统电镀的镀液配方并无本质差异光伏电镀和传统电镀的镀液配方并无本质差异,PCBPCB行业行业镀液种类多元镀液种类多元,可借鉴方案丰富可借鉴方案丰富,产业化初期各家方案正加速细节优化产业化初期各家方案正加速细节优化。图表17:电镀添加剂资料来源:现代电镀手册刘仁志,国海证券研究所图表16:镀液主要成分及影响成分成分主要作用主要作用注意事项注意事项硫酸铜主盐,溶液中铜离子的主要来源。浓度过低会使沉积速率变慢,过高则沉积速率过快,结晶颗粒粗大,并影响镀液的深镀能力。硫酸增加镀液的导电能力,并防止铜离子水解浓度太高则镀液分散能力差,但太低会使镀层脆性增加,韧性下降。盐酸氯离子能够
26、提高阳极的活性,促进阳极正常溶解,防止阳极钝化,还能减少因阳极溶解不完全产生的铜粉,改善镀层质量。-添加剂一般有抑制剂、整平剂、光亮剂等,可以改变电极表面吸附状况,进而改善镀层质量。通常需要多种添加剂协助才能达到理想效果,添加剂系统配比比较困难。资料来源:电镀的均匀性改善研究李娜,国海证券研究所类别用途举例光亮剂获得全光亮镀层镀镍光亮剂、酸铜光亮剂、镀锡光亮剂、镀银光亮剂等整平剂提高镀层微观整平性能酸铜添加剂走位剂改善低区性能,使镀层分布均匀镀镍走位剂等柔软剂调整镀层内应力,降低镀层脆性镀镍柔软剂(糖精等)抗针孔剂降低镀层表面张力,减少针孔镀镍润湿剂(十二烷基硫酸钠等)抗杂剂将镀层中的杂质沉淀
27、去除或络合隐蔽消除其不良影响镀镍、镀锌等抗杂剂电位调整剂调整镀层电位,使镀层间的电位差符合技术要求多层镍电位调整剂、复合镀微粒电位调整剂稳定剂稳定镀液中某种价态离子辅助络合剂、还原剂等抗氧化剂防止镀液中低价态离子氧化为高价态离子如二价锡稳定剂等请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明16电镀:机械方案呈现多元化电镀:机械方案呈现多元化机械方案:机械方案:可按运动方式分为垂直电镀、水平电镀和插片式电镀等类型。垂直电镀:垂直电镀:垂直电镀在PCB领域应用成熟,然而光伏应用中的自动化程度、电镀均匀性、碎片率有待提升;东威科技光伏铜电镀设备已升级至第三代,兼容HJT、TOPCon、BC等多种电池技术,
28、产能提升至8000片/小时,预计9月发货至客户。水平电镀:水平电镀:水平电镀自动化要求相对简单,电镀均匀性良好,生产效率较高,然而设备占地面积较大;海源复材与捷得宝联合开发铜电镀技术,后者在水平双面电镀、电镀药水等方面均有布局。槽式花篮:槽式花篮:罗博特科现已推出单体GW级太阳能电池铜电镀设备,并于2023年6月顺利出货,其花篮式电镀方案能够实现双面连续电镀、大幅提升产能,且电镀均匀性良好,占地面积小。柔性电镀:柔性电镀:太阳井认为电流提供方式相比硅片运动方式更为重要,自主开发了柔性接触电镀技术,不同于夹子、探针或滚轮接触,该方案使用软质导电材料接触电池片、提供电流,镀完实现分离,能够降低碎片
29、率,且无需退镀。图表18:电镀技术方案资料来源:专利之星,太阳井公众号请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明17电镀:传输时间成为产能重要影响因素电镀:传输时间成为产能重要影响因素机械方案不仅影响良率机械方案不仅影响良率、占地面积占地面积,也会影响电镀产能也会影响电镀产能。我们将电镀产能换算成单一硅片电镀耗时,主要包括电镀时间和传输时间两大部分。(1)电镀时间电镀时间:根据镀层厚度计算公式,假设镀层厚度、电化当量、电流效率和金属密度固定,提升电流密度能够缩短电镀时间,然而电流密度存在最佳范围,即电镀时间降低空间有限;假设电流密度已达上限,且电化当量、电流效率、金属密度固定,降低镀层厚度能够缩
30、短电解时间,然而栅线高宽比受限于设备及材料方案,若要改变镀层厚度,栅线宽度也要调整,将对电镀液的流动性和分散性提出新的要求,同时栅线变窄需要调整油墨配方及曝光方案,因此镀层减薄是项系统性工程,进而电镀时间缩短受阻;综上综上,缩短电镀时间涉及较多变量缩短电镀时间涉及较多变量,随着电力方案随着电力方案、化学方案逐步趋稳化学方案逐步趋稳,电镀时间的提产作用逐步下降电镀时间的提产作用逐步下降。(2)传输时间传输时间:不同机械方案中,硅片受力情况存在差异,为了保证产品良率,运输速度存在差异,同时考虑到通道排列、设备长度不同,传输时间已成为电镀产能的重要影响因素传输时间已成为电镀产能的重要影响因素。请务必
31、阅读报告附注中的风险提示和免责声明18其他电镀:其他电镀:TOPConTOPCon/BC/BC电镀难点不同电镀难点不同 TOPConTOPCon电镀面临镀镍拉力难题电镀面临镀镍拉力难题。基本流程通常包括氮化硅开槽(激光)、镀镍(化学镀/光诱导)、镀铜、镀锡,相比相比HJTHJT电镀节省了图像化设备及光刻胶电镀节省了图像化设备及光刻胶,以及后续刻蚀以及后续刻蚀,栅线宽度限制因素减少栅线宽度限制因素减少,激光器能实现较窄线宽激光器能实现较窄线宽,然而镍硅结合拉力有待然而镍硅结合拉力有待提升提升。BCBC电镀遮光容忍度较高电镀遮光容忍度较高。存在多种方案,其中一种方案的基本流程与TOPCon电镀相似
32、,技术方面也会存在镍硅拉力问题,工艺方面需要将背面的正负极区分开,然而BCBC电池的栅线都在背面电池的栅线都在背面,遮光容忍度较高遮光容忍度较高,通过增加栅线能够弱化拉力问题通过增加栅线能够弱化拉力问题,并降低电镀设备及材料要求并降低电镀设备及材料要求。图表19:TCOPon铜电镀结构及工艺资料来源:Plating metallization for bifacial i-TOPCon silicon solar cellsBenjamin Grbel资料来源:Silicon Solar Cell Metallization and Module Technology Thorsten Dul
33、lweber图表20:BC铜电镀结构及工艺请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明192、产业合作加强,中试验证加速19请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2020242024年有望进入小批量量产阶段年有望进入小批量量产阶段 20232023H H2 2起中试验证加速起中试验证加速,20242024年有望进入小批量量产阶段年有望进入小批量量产阶段。光伏铜电镀技术需要在其他电镀技术基础上二次开发,难点在于单个环节的设备、材料和工艺的匹配,以及前后环节的匹配,鉴于整线设备及材料种类较多,量产工艺整合难度较大。目前通威股份(太阳井)、海源复材、国电投等企业采取不同技术方案,20222022年产业
34、链合作有限年产业链合作有限,并无一家企业完全跑通所有并无一家企业完全跑通所有环节环节,20232023H H1 1起产业链合作加强起产业链合作加强,20232023H H2 2起中试验证有望加速起中试验证有望加速,20242024年有望进入小批量量产阶段年有望进入小批量量产阶段。图表21:关于铜电镀整体的体系整合资料来源:太阳井公众号,国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2120242024年有望进入小批量量产阶段年有望进入小批量量产阶段2022/12/312022/12/312023/4/302023/4/30主要技术指标主要技术指标定义定义目标值目标值实际值实际值效率提升
35、同等CTM,同版型(定义:MBB图型-BB数量,技术路线)铜互联电池相对丝印银浆基准电池效率的差值,铜互联效率高为正,效率低为负。0.2%0.2%金属化全成本是铜互联工艺生产的异质结电池金属化步骤GW级别量产前按照GW级量产所推算的全部成本或GW级别量产发生后的实际单瓦成本,包括材料成本、能耗成本、废水废气排放与处理、固废处理、设备折旧成本等,不包括生产人工成本。0.10.1元/瓦铜互联工艺段A级品率掩膜图形化至IV测试段的A级品率,A级品定义参照通威HJT电池检验相关标准,双方协商而定。95%95%(150um硅片)91.2%(130um硅片)2023年4月导入%工艺设备及自动化(台/套)稼
36、动率(UPTIME)含掩膜图形化线、显影机、去膜回刻机、电镀机、剥挂机设备及其自动化;必要的停机维护保养、换液等工作的时间作为宕机时(DOWNTIME)。92%92%铜互联栅线焊接拉力电池平放,焊带弯曲180,正面/背面拉力均值1.2N;且半片产品每根栅线,拉力0.5N的焊点个数不超过2个,半片主栅焊点拉力0.5N的焊点个数不超过焊点总数的20%。1.21.8-25N目标完成时间目标完成时间单位单位图表22:太阳井200MW大试线客户验收指标与结果资料来源:太阳井公众号,国海证券研究所 2023年8月,太阳井与客户签署GW级异质结铜电镀技术框架合作协议,双方具体约定前期中试线合作项目部分指标的
37、进一步提升标准,以及指标按期达成前提下,太阳井为客户拟提供GW级铜电镀整线的具体工序设备清单与设备参数要求,同时约定设备到货安装完成后的阶段爬坡指标。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明22成本、产能、良率有待优化成本、产能、良率有待优化 目前业内部分中试线逐步成熟目前业内部分中试线逐步成熟,相关项目其实已具备投产条件相关项目其实已具备投产条件,然而成本然而成本、产能及良率等指标有待优化产能及良率等指标有待优化。长期来看长期来看,根据海根据海源复材公众号源复材公众号,相比丝印银浆工艺相比丝印银浆工艺,铜电镀电池预计降本铜电镀电池预计降本6 6-8 8分分/W/W、提效提效0 0.3 3%-
38、0 0.5 5%,银价波动压力下银价波动压力下,看好铜电镀长期看好铜电镀长期发展空间发展空间。成本成本:目前设备及材料成本较高,设备降本涉及生产规模、商务谈判等因素,产能提升或将成为间接方式;掩膜材料、电镀液、显影液等耗材成本较高,其中油墨相比干膜更具经济性,油墨降本方面,材料供应商需要规模化生产、工艺优化,电池生产企业需要优化材料体系及曝光方式,进而改善栅线高宽比,量产阶段材料降本有望加速。产能产能:图形化方面,除了设备节拍,油墨烘干会占用时间、影响产能,需要优化油墨材料体系和干燥条件;电镀环节,增加电流密度是电镀提速的重要方式;此外,中试阶段各环节产能均在提升,产能匹配问题有待解决。良率良
39、率:良率包括碎片率、外观良率,中试阶段碎片率持续降低,外观良率有待进一步优化。图表23:伦敦现货白银价格资料来源:wind,国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明233、量产前期设备投资先行23请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明24量产前期设备投资先行量产前期设备投资先行 量产前期设备投资先行量产前期设备投资先行,图形化和金属化是核心工序图形化和金属化是核心工序,多种方案均在加速验证多种方案均在加速验证。图形化环节图形化环节,目前目前LDILDI产业化领先有望率先产业化领先有望率先放量放量,重点关注芯重点关注芯碁碁微装微装,掩膜光刻具备供应链优势掩膜光刻具备供应链优势,重
40、点关注苏大维格重点关注苏大维格。电镀环节电镀环节,VDIVDI方案生产节拍及客户验证相对领方案生产节拍及客户验证相对领先先,重点关注罗博特科重点关注罗博特科。整线方面整线方面,量产工艺整合难度较大量产工艺整合难度较大,整线及材料协同开发有望助推产业化进度整线及材料协同开发有望助推产业化进度,重点关注太阳井重点关注太阳井、迈为股份迈为股份。材料环节材料环节,油墨降本优势显著油墨降本优势显著,兼容多种曝光方案兼容多种曝光方案,重点关注广信材料重点关注广信材料。同时同时,产业链协作加强趋势下产业链协作加强趋势下,电池及电池及组件开发有望加速组件开发有望加速,关注海源复材关注海源复材、通威股份通威股份
41、、国电投国电投。维持铜电镀行业维持铜电镀行业“推荐推荐”评级评级。图表24:铜电镀行业相关上市公司(2023/8/21)资料来源:wind,国海证券研究所2023E2023E2024E2024E2025E2025E2023E2023E2024E2024E2025E2025E300751.SZ迈为股份532190.8914.1022.2431.3037.7023.9116.98一致预期688630.SH芯碁微装8967.952.133.034.1041.8529.4821.75一致预期300331.SZ苏大维格5220.012.212.543.5423.5120.4614.68一致预期68800
42、3.SH天准科技7538.592.182.863.4634.6226.3321.77一致预期300776.SZ帝尔激光14452.895.628.1510.7725.7017.7213.41一致预期300757.SZ罗博特科7567.801.081.772.2169.6242.2733.86一致预期688700.SH东威科技13759.613.465.167.1939.5126.5319.03一致预期材料300537.SZ广信材料2713.890.531.242.0251.0221.6313.25一致预期002529.SZ海源复材3212.43600438.SH通威股份142531.66211
43、.14196.85223.416.757.246.38一致预期601012.SH隆基绿能204827.01188.47233.50270.7310.868.777.56一致预期PEPE来源来源设备电池/组件相关环节相关环节证券代码证券代码公司名称公司名称总市值总市值(亿元)(亿元)股价(元)股价(元)归母净利润(亿元)归母净利润(亿元)请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明25量产前期设备投资先行量产前期设备投资先行图表25:铜电镀产业化进展资料来源:wind,各公司公众号,国海证券研究所 环节环节方案方案公司公司进展进展局部种子层太阳井2018年1月,太阳井就局部种子层技术申请专利,提出先
44、做种子层、先做掩膜等多种局部种子层方案。无种子层迈为股份2022年9月,迈为股份联合Sundrive开发的HJT电池转换效率达26.41%,采用迈为可量产微晶设备,Sundrive优化了无种子层电镀工艺,使电极高宽比得到提升(栅线宽度9m,高度7m);2023年6月,迈为股份HJT铜电镀电池效率提升至26.6%(联合Sundrive)。直写光刻芯碁微装2023年4月,芯碁微装光伏电池光刻设备量产机型SDI-15H已经发货至光伏龙头企业,该机型是光伏电池设备首机的升级机型,支持HJT铜电镀、XBC电池工艺。投影扫描苏大维格 2023年7月,苏大维格自行研发的高速低成本投影扫描光刻设备已顺利搭建完
45、成,正在与下游客户做相关验证工作。天准科技 2022年,天准科技启动光伏镀铜图形化设备的研发,预计2023年交付客户试用。激光开槽帝尔激光 公司电镀工艺设备主要是激光高精超细图形化设备,已应用于TOPCon/XBC量产工艺,截至2023年7月已有量产订单交付,HJT图形化工艺也在研发中。垂直电镀东威科技东威科技第三代光伏镀铜设备计划于2023年9月发货至客户,产能实现从200片/小时左右到8000片/小时甚至更高的飞跃,第二代光伏镀铜设备目前正与光伏企业积极洽谈继续量产中。水平电镀捷得宝捷得宝与海源复材在电镀铜技术上展开合作,捷得宝致力于开发铜电镀工艺,主要是水平电镀工艺和油墨掩膜方案。花篮式
46、电镀罗博特科2022年12月,罗博特科向国电投成功交付HJT铜电镀设备;2023年6月,罗博特科举办GW级太阳能电池铜电镀设备出货仪式,再次推出单体GW级太阳能电池铜电镀设备RTA-CPH-4000/24000,单台产能从600MW提升到1GW、占地面积减少20%,适用于HJT、XBC等多种电池工艺。柔性电镀太阳井自2021年起,太阳井自开发柔性接触供电,为其量产的实现做了大量工程化工作,从工艺、设备与材料方面布局了数十件专利。太阳井2020年6月太阳井大致确定铜电镀技术方案并着手中试线建设,2021年初中试线调试成功,同年从纯工艺公司转变为设备与材料开发公司,2021年底完成200MW异质结
47、铜互联大试线建设,2022年确定初步量产路线,2023年6月在客户端完成验收;2023年8月,太阳井与客户共同签署GW级异质结铜电镀技术框架合作协议,双方具体约定了前期中试线合作项目中部分指标的进一步提升标准,以及指标按期达成的前提下,太阳井为客户拟提供GW级铜电镀整线的具体工序设备清单与设备参数要求,同时约定设备到货安装完成后的阶段爬坡指标。迈为股份迈为股份正在研制铜电镀整线装备,包括PVD镀种子层设备、图形化设备、电镀设备等。材料感光胶油墨广信材料 2023年5月,广信材料与海源复材、芯碁微装在上海SNEC会场签署高效率低成本N型电池铜电镀金属化技术战略合作协议。通威股份通威股份建有行业首
48、条210半片铜互联(无银化HJT)中试线,在设备、工艺及材料等方面进行全方位开发,历经多次技术迭代,突破技术壁垒,已进入大试阶段。海源复材2023年2月,海源复材投资的年产15GW高效光伏电池及3GW高效光伏组件项目,在滁州全椒县开建,该项目将采用当今最先进的异质结高效电池技术+颠覆性的铜电镀技术。国电投2018年国电投集团主动布局C-HJT电池的研发生产,搭建了全球首条量产铜栅线异质结电池产线,公司预计将在2023年实现C-HJT的中试和量产。设备种子层图形化电镀电池整线请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明26风险提示风险提示 产业化进展不及预期产业化进展不及预期:HJT降本提效进展存在
49、不确定性,头部晶硅企业扩产进度存在不确定性,目前银包铜、0BB、铜电镀等新技术的下游电站接受度仍然有限,产业化进展或将不及预期;工艺路线波动风险工艺路线波动风险:铜电镀涉及设备、材料等环节,目前设备种类繁杂、技术路线较多,中试阶段整线方案仍未确定,材料体系存在一定调整空间,工艺路线存在波动风险;行业竞争加剧风险行业竞争加剧风险:目前铜电镀产业处于发展初期,设备、材料、电池及组件等参与者较少,如果未来大规模放量,传统光伏、半导体等设备供应商或将加速进入,行业竞争或将加剧;重点关注公司业绩不达预期风险重点关注公司业绩不达预期风险:目前产业链主要标的主营业务并非铜电镀领域,受宏观经济、行业周期等因素
50、影响,业绩存在不达预期风险;研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明27研究小组介绍研究小组介绍姚健,杜先康,本报告中的分析师均具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师,以勤勉的职业态度,独立,客观的出具本报告。本报告清晰准确的反映了分析师本人的研究观点。分析师本人不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收取到任何形式的补偿。分析分析师承师承诺诺行业投资评级行业投资评级国海证券投资评级标准国海证券投资评级标准推荐:行业基本面向好,行业指
51、数领先沪深300指数;中性:行业基本面稳定,行业指数跟随沪深300指数;回避:行业基本面向淡,行业指数落后沪深300指数。股票投资评级股票投资评级买入:相对沪深300 指数涨幅20%以上;增持:相对沪深300 指数涨幅介于10%20%之间;中性:相对沪深300 指数涨幅介于-10%10%之间;卖出:相对沪深300 指数跌幅10%以上。机械小组介绍机械小组介绍姚健,复旦大学财务学硕士,7年证券从业经验,现任国海证券机械研究团队首席分析师,主要覆盖锂电设备、光伏设备、激光、检测检验、工业机器人、自动化、工程机械等若干领域,专注成长股挖掘。杜先康,中国人民大学金融硕士,现任国海证券机械分析师,主要覆
52、盖光伏设备、半导体设备等领域。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明28免责声明和风险提示免责声明和风险提示本报告的风险等级定级为R3,仅供符合国海证券股份有限公司(简称“本公司”)投资者适当性管理要求的的客户(简称“客户”)使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。客户及/或投资者应当认识到有关本报告的短信提示、电话推荐等只是研究观点的简要沟通,需以本公司的完整报告为准,本公司接受客户的后续问询。本公司具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告中的信息均来源于公开资料及合法获得的相关内部外部报告资料,本公司对这些信息的准确性及完整性不作任何保证,不保证其中的信息已做最新变更,也
53、不保证相关的建议不会发生任何变更。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。报告中的内容和意见仅供参考,在任何情况下,本报告中所表达的意见并不构成对所述证券买卖的出价和征价。本公司及其本公司员工对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。本公司或关联机构可能会持有报告中所提到的公司所发行的证券头寸并进行交易,还可能为这些公司提供或争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等服务。本公司在知晓范围内依法合规地履行披露义务。免责声明免责声明市场
54、有风险,投资需谨慎。投资者不应将本报告为作出投资决策的唯一参考因素,亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前,如有需要,投资者务必向本公司或其他专业人士咨询并谨慎决策。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。投资者务必注意,其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。若本公司以外的其他机构(以下简称“该机构”)发送本报告,则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。本
55、公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。风险提示风险提示本报告版权归国海证券所有。未经本公司的明确书面特别授权或协议约定,除法律规定的情况外,任何人不得对本报告的任何内容进行发布、复制、编辑、改编、转载、播放、展示或以其他任何方式非法使用本报告的部分或者全部内容,否则均构成对本公司版权的侵害,本公司有权依法追究其法律责任。郑重声明郑重声明心怀家国,洞悉四海国海研究深圳国海研究深圳深圳市福田区竹子林四路光大银行大厦28F邮编:518041电话:国海研究上海国海研究上海上海市黄浦区绿地外滩中心C1栋国海证券大厦邮编:200023电话:国海研究北京国海研究北京北京市海淀区西直门外大街168号腾达大厦25F邮编:100044电话:国海证券国海证券研究所研究所机械机械研究团队研究团队