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机械行业光伏设备系列报告1:电镀铜技术有望逐渐产业化开启无银时代-230109(26页).pdf

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机械行业光伏设备系列报告1:电镀铜技术有望逐渐产业化开启无银时代-230109(26页).pdf

1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2023.01.09 电镀铜技术有望逐渐产业化,开启无银时代电镀铜技术有望逐渐产业化,开启无银时代 光伏设备系列报告光伏设备系列报告 1 徐乔威徐乔威(分析师分析师)曾大鹏曾大鹏(研究助理研究助理) 证书编号 S0880521020003 S0880121120056 本报告导读:本报告导读:电镀铜技术是对传统丝网印刷环节的替代,有望实现电镀铜技术是对传统丝网印刷环节的替代,有望实现HJT的降本(去银化)和提效的降本(去银化)和提效(约(约 0.3%),伴随其产业化进程加速或助

2、力),伴随其产业化进程加速或助力 HJT 渗透率提升。渗透率提升。摘要:摘要:投资建议:铜电镀技术有望逐渐产业化,预计投资建议:铜电镀技术有望逐渐产业化,预计23年完成中试线验证,年完成中试线验证,24 年量产。年量产。图形化设备推荐迈为股份、帝尔激光等,受益标的芯碁微装、苏大维格等;电镀设备受益标的东威科技、罗博特科等。电镀铜技术路线是对传统丝网印刷环节的替代,可以分为电镀铜技术路线是对传统丝网印刷环节的替代,可以分为“种子层制种子层制备备+图形化图形化+金属化金属化+后处理后处理”四大环节。四大环节。1)种子层制备:PVD 和CVD主要区别体现在工艺温度上,PVD 对工艺温度要求较低(50

3、0或更低),为目前主流方案;2)图形化:光刻路线和激光路线并行,主流工艺仍在探索,其中湿膜+直写光刻有望突出重围;3)金属化:垂直镀技术成熟但产量受限,水平镀有望助力产能放量;4)后处理:包括刻蚀和去膜,整体工艺难度不大。电镀铜技术蓄势待发,产业化推进有望打开市场空间电镀铜技术蓄势待发,产业化推进有望打开市场空间。估计目前设备单 GW 价值量在 1.5-2 亿(PVD 约 4000 万元,曝光机约 4000 万元,电镀机约 5000 万元,其他设备约 4000 万元),量产情况下预计单 GW设备价值量下降至 1.1 亿元左右。至 2025 年保守/乐观情况下,我们预计电镀铜路线设备整体市场空间

4、分别为 17.8/43.6 亿元,对应当年新增市场空间为 12.6/31.0 亿元。从经济性角度看电镀铜技术从经济性角度看电镀铜技术:仅考虑折旧+银浆成本,1)短期短期:在考虑新增设备对应折旧与电镀铜本身工艺成本的情况下,根据我们测算,现阶段电镀铜路线预计较传统 HJT 丝网印刷路线节约 0.044 元/W(不考虑良率);考虑良率的情况下,预计电镀铜工艺良率约提升至 80%和丝网印刷成本打平;不考虑良率的情况下,现阶段电镀铜路线成本(0.182 元/W)略低于激光转印路线成本(0.189 元/W),具备经济性优势;2)长期长期:我们认为电镀铜技术较传统丝网印刷方案仍具备经济性,在假定银浆售价(

5、8500 元/kg)以及电镀铜工艺成本(0.08元/kg)不变的情况下,据我们测算,即使银浆耗量下降 30%(约 95mg/片),现阶段电镀铜方案仍能与传统方案成本打平;而当银浆耗量下降 40%(约 81mg/片)时,电镀铜新增设备投资额下降 30%(约 1.2亿元/GW)时,电镀铜方案与传统方案成本依旧可以基本打平。风险提示:风险提示:技术产业化进度不及预期、市场竞争加剧、宏观经济和行业波动 评级:评级:增持增持 上次评级:增持 细分行业评级 相关报告 机械行业 硅料降价有望刺激光伏需求,自动化逐渐复苏 2022.12.31 机械行业 内需带动制造业复苏,风电装机需求延续 2022.12.2

6、4 机械行业 风电 2023年装机量有望大增,通用自动化逐渐复苏 2022.12.03 机械行业 自动化和工程机械有望复苏,国产替代赛道长坡厚雪 2022.11.27 机械行业 风电长期需求旺盛,工业母机板块发力走高 2022.11.26 行业专题研究行业专题研究 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 机械行业机械行业 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 26 目目 录录 1.N 型电池加速渗透,电镀铜技术或助力“去银“降本.3 1.1.长期看好 HJT,降低银耗迫在眉睫.3 1.2.电镀铜技术有望助力 HJT 电池降本增

7、效.5 2.“种子层制备+图形化+金属化+后处理”四大环节构建整套工艺.8 2.1.种子层制备:PVD 对工艺温度要求较低,为目前主流方案.9 2.2.图形化:光刻路线和激光路线并行,主流工艺仍在探索.11 2.3.金属化:垂直镀技术成熟但产量受限,水平镀有望助力产能放量 15 2.4.后处理:刻蚀+去膜,工艺难度不大.17 3.从成本端测算看电镀铜路线的经济性.19 4.电镀铜技术蓄势待发,产业化推进有望打开市场空间.21 5.投资建议及推荐标的.23 6.风险提示.25 6.1.技术产业化进度不及预期.25 6.2.宏观经济和行业波动.25 6.3.市场竞争加剧.25 2XrV8WjWfU

8、nMwOtR9P8Q9PtRrRsQmPjMqQmNkPoPnNbRoOyRMYnRnNuOsPvN 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 26 1.N 型电池加速渗透,电镀铜技术或助力型电池加速渗透,电镀铜技术或助力“去银去银“降降本本 1.1.长期看好长期看好 HJT,降低银耗迫在眉睫,降低银耗迫在眉睫 N型电池渗透加速,预计至型电池渗透加速,预计至 2025年市占率接近半成年市占率接近半成。根据PV infolink,预计至 2025 年,以 HJT 和 TOPCon 为代表的 N 型电池市占率将接近50%,而在 2022

9、年 N 型电池的市占率预计不超过 10%。根据 SMM 统计(截至 2022 年 11 月),至 2023 年底 Topcon 电池产能预计达 305.9GW(年新增产能将达到 228.5GW);2023 年HJT 新增规划投产为61.8GW,若按照规划全部达产后,2023 年 HJT 产能将达到 101.2GW。图图 1:N 型电池预计至型电池预计至 2025 年市占率接近年市占率接近 50%数据来源:PV infolink、国泰君安证券研究 N 型电池效率优势明显,短期型电池效率优势明显,短期 HJT、TOPCon、IBC 多技术并存,中长多技术并存,中长期看好期看好 HJT。HJT 电池

10、较 PERC 电池的优势体现在更高的效率上限,自2021 年 9 月起各厂家不断突破 HJT 电池实验室效率上限,根据 2022 年12 月 15 日隆基绿能的公告,公司 HJT 电池实验室效率达 26.56%,至理论极限 28.5%仍有不小空间。另外同属 N 型电池,HJT 电池较 TOPCon电池工序步骤更少,对应良率上限更高。我们认为,虽然现阶段 HJT 高额的设备投资造成部分厂家的观望,伴随 PERC 效率逐渐达到瓶颈以及降本路线的逐渐落地,各厂家或加速扩产,助力 HJT 电池产能放量。图图 2:N 型电池效率上限更高,各技术互有优劣型电池效率上限更高,各技术互有优劣 图图 3:N 型

11、电池实验室效率不断被刷新型电池实验室效率不断被刷新 78%87%86%70%56%48%43%2%2%7%20%31%37%40%1%1%1%3%5%7%8%0%20%40%60%80%100%202020212022E2023E2024E2025E2026E多晶硅PERCTOPConHJTxBC薄膜 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 26 数据来源:隆基绿能公司公告、SOLARZOOM、索比太阳能、国泰君安证券研究 数据来源:迈为股份和隆基绿能官方微信公众号、国泰君安证券研究 现阶段现阶段 HJT电池面临银浆耗量大电池面临银

12、浆耗量大+价格贵的问题价格贵的问题。根据 CPIA,2021 年M6 尺寸 P 型电池平均银浆(正银+背银)耗量 96.4mg/片;TOPCon 电池正面使用的银铝浆(95%银)消耗量约 75.1mg/片;异质结电池双面低温银浆消耗量约 190.0mg/片,异质结电池总的银耗量同比减少 14.9%,超过 P 型电池同比下降 10.2%,但总耗量仍是 P 型电池的 2 倍。此外,N 型电池所用银浆国产化程度产生较大分歧,区别于 P 型 PERC 和TOPCon 电池可以使用高温银浆,HJT 电池通常只能使用低温银浆(烧结温度 250以下),而低温主栅银浆国产率在 10%左右,细栅用银浆全部依赖进

13、口(日本京都电子、德国汉高公司、美国杜邦公司等市占率超80%),造成卖方溢价。另外,采用低温银浆还存在印刷速度低(250280mm/s,对比 PERC350450mm/s)和线型宽(3842um,对比PERC2226um)的问题,进一步制约了 HJT 电池的量产商用化。表表 1:HJT电池银耗约是电池银耗约是 PERC 电池的电池的 2 倍(倍(2021 年)年)电池类型电池类型 正面银浆(正面银浆(mg/片)片)背面银浆(背面银浆(mg/片)片)PERC 71.7 24.7 TOPCON 75.1 70 HJT 190(双面低温银浆)数据来源:CPIA、CNKI、OFweek、国泰君安证券研

14、究 注:除 HJT 使用低温银浆外,其他电池使用高温银浆;TOPCon 电池正面主栅使用银浆,细栅使用银铝浆 拆解电池成本,银浆占电池片总成本拆解电池成本,银浆占电池片总成本 13%,占非硅成本,占非硅成本 51%。根据SOLARZOOM 新能源智库,我们对 M6 尺寸 N 型 HJT 电池片成本进行拆解,部分假设略作修正:进口低温银浆价格约 85009500 元/kg(国产化后市场价格区间在 65007500 元/kg),我们取银浆价格 8500 元/kg,假设 22 年银浆消耗量在 21 年基础上再下降 30%左右,取 135mg/片;靶材价格按 2000 元/kg 估算;M6 尺寸硅片按

15、 6.35 元/片估算,按 6.89 W/片折算(25%转换效率)。表表 2:拆解电池成本:银浆占电池片总成本拆解电池成本:银浆占电池片总成本 13%,占非硅成本,占非硅成本 51%成本项成本项 原始单价原始单价不含税不含税价格价格 消耗量消耗量 耗量耗量 本环节成本环节成成本转成本转最终产品成最终产品成25.54%26.07%26.41%26.30%26.50%26.56%25.0%25.5%26.0%26.5%27.0%2021年9月2021年10月2021年11月2021年12月2022年1月2022年2月2022年3月2022年4月2022年5月2022年6月2022年7月2022年8

16、月2022年9月2022年10月2022年11月2022年12月迈为联合SunDrive隆基绿能 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 26(含税)(含税)单价单价 单位单位 单位单位 本(元本(元/W)换系数换系数 本(元本(元/W)硅片(M6)6.35 5.62 元/片 1.01 片/片 0.82 1.03 0.85 银浆 8500 7522 元/kg 135 mg/片 0.17 1.03 0.15 正面靶材 2000 1770 元/kg 44 mg/片 0.01 1.03 0.01 背面靶材 2000 1770 元/kg 4

17、4 mg/片 0.01 1.03 0.01 铝金属回收 1450 1283 元/kg-30 mg/片-0.01 1.03-0.01 电池片其他BOM 0.3 0.27 元/片 1 0.04 1.03 0.04 电费 0.8 0.71 元/kWh 0.24 kWh/片 0.02 1.03 0.03 其他制费 0.08 0.07 元/片 1 0.01 1.03 0.01 人工 80000 元/人/年 85 人 年/GW 0.01 1.03 0.01 折旧 0.04 元/W 1 0.04 1.03 0.04 合计合计 1.14 数据来源:SOLARZOOM 新能源智库、国泰君安证券研究 目前,降低银

18、耗的路径包括多主栅(目前,降低银耗的路径包括多主栅(MBB)技术、激光转印技术、低温)技术、激光转印技术、低温银浆国产化、银包铜技术和电镀铜技术银浆国产化、银包铜技术和电镀铜技术。在考虑仍使用银粉作为原材料的路线中,银包铜技术(降低银耗)、多主栅技术和激光转印(总串联电阻降低+栅线面积减小降低银耗+提高效率)、外加银粉国产化可以实现并联,预计总体降本 6070%。银包铜技术虽然能够降低含银量,但该降低有所上限,且同样会降低部分效率(约在 0.2%以内),从而在总效益提升上不明显。而电镀铜技术与上述路线并行,旨在直接摆脱银浆的依赖,有望在降低银耗的同时提升效率。图图 4:低温银浆提效降本路线图低

19、温银浆提效降本路线图 数据来源:晶银新材、国泰君安证券研究 1.2.电镀铜技术有望助力电镀铜技术有望助力 HJT 电池降本增效电池降本增效 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。合材料的过程。电镀铜技术属于一种特殊的电解过程,利用电解原理在导电层表面沉积铜,主要基于种子层栅线的方法替代丝网印刷制作电极,行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 26 一般使用含银的电镀液,再用铜镀层,从而减少银浆用量,或者用铜镀层完全代替银浆,使成本更具

20、有竞争力。图图 5:电镀铜工艺原理电镀铜工艺原理 图图 6:电镀铜技术助力电镀铜技术助力 N 型电池减少银浆用量型电池减少银浆用量 数据来源:吴群英等 浅谈电镀铜工艺及其添加剂的研究进展 数据来源:Sang Hee Lee et al.Conductive Copper Paste for Crystalline Silicon Solar Cells(2018)铜作为银的“替身使者”,性价比更高铜作为银的“替身使者”,性价比更高。相比较银栅线,铜栅线的电阻率要高 3 倍左右(铜栅线电阻率在 1.7.cm,而银在 310.cm),而低接触电阻的金属栅极是发挥高效异质结电池光电转换效率的重要途径

21、。另外,单从价格上更进一步体现铜栅线的优势,铜价格约 60 元/kg,约是银栅线的十分之一(约 6000 元/kg),若考虑低温进口银浆(85009500元/kg),这一价格优势将更加明显。图图 7:电镀铜兼具线宽窄电镀铜兼具线宽窄+高导电性的优势高导电性的优势 图图 8:铜栅线较银栅线更细铜栅线较银栅线更细 数据来源:CSEMSilicon Heterojunction Metallization and Modules Approaches(2016)数据来源:铜栅线高效异质结电池(C-HJT)技术研发进展、聚合材料招股书、亚化咨询 电镀铜技术不光可以摆脱银浆降本,还可以助力提升效率电镀铜

22、技术不光可以摆脱银浆降本,还可以助力提升效率。根据光伏行业报告显示,2021 年丝网印刷工艺下银栅线宽度控制在平均 27m 左右(市场主流的主栅数量是 10BB及以上),随着银浆技术的创新和印刷技术的提升,预计至 2022 年底细栅或将下降至 20m。相比于银栅线,铜栅线宽度更细(超细线宽可以实现10m),更细的栅线宽度可以减少占用电池片的面积,从而达到增加发电效率的效果。表表 3:电镀铜技术可以实现降本电镀铜技术可以实现降本+提效提效 银栅线银栅线 铜栅线铜栅线 直接材料成本降低直接材料成本降低 银6000元/kg 铜60/kg 栅线窄,高宽比高,栅线窄,高宽比高,降低遮光面积及电阻降低遮光

23、面积及电阻 3040m 2040m 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 26 电阻率电阻率 310.cm 1.7.cm 低温工艺低温工艺 是 是 效率提升效率提升 0.20.3%数据来源:铜栅线高效异质结电池(C-HJT)技术研发进展、国泰君安证券研究 污染物处理污染物处理+产能受限,电镀铜技术距离商业化还需时日。产能受限,电镀铜技术距离商业化还需时日。1)考虑到光伏产能很大,外加有些物质比较难以处理(比如干膜或者油墨都是有机污染物),环保上需要另外投入以满足国家标准。2)电镀铜工艺流程比传统的丝网印刷工艺更长,为此需要额外投入

24、更多的设备成本及人力成本,以迈为的丝网印刷设备为例,一台机器就可以实现 8000-10000 片(对应 1GWh)的印刷,而目前以采用水平镀工艺的单台电镀设备产能还未达到 GW 量级。行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 26 2.“种子层制备种子层制备+图形化图形化+金属化金属化+后处理”四后处理”四大环节大环节构建整套工艺构建整套工艺 电镀铜技术路线是对传统丝网印刷环节的替代,可以分为“种子层制备电镀铜技术路线是对传统丝网印刷环节的替代,可以分为“种子层制备+图形化图形化+金属化金属化+后处理”四大环节后处理”四大环节。以 H

25、JT 电池为例,为了实现铜电镀,即金属化,首先需要在 TCO 膜之后镀一层金属(如铜)种子层;再将感光胶膜(如光刻胶、油墨等)贴敷在种子层上作为图形化前期准备,随后采用曝光、显影处理;再使用电镀工艺加厚种子层;最后再去掉掩膜及种子层;电池正反两面均需重复此项操作,图图 9:电镀铜技术路线分为“种子层制备电镀铜技术路线分为“种子层制备+图形化图形化+金属化金属化+后处理”四大环节后处理”四大环节 数据来源:2020 年中国光伏技术发展报告晶体硅太阳电池研究进展(7)、Yulian Zeng et al.Review on Metallization Approaches for High Eff

26、iciency Silicon Heterojunction Solar Cells(2022)图图 10:电镀铜工艺路线示意图(以电镀铜工艺路线示意图(以 HJT电池为例)电池为例)数据来源:俞健硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究(2019)涉及电镀铜技术的厂商可以分为深耕光伏领域设备商的前瞻布局涉及电镀铜技术的厂商可以分为深耕光伏领域设备商的前瞻布局+细分细分环节龙头厂商的横向拓展环节龙头厂商的横向拓展。目前,捷得宝、金石能源和迈为股份涉及电镀铜整线的布局,种子层环节布局多以电池片设备厂商为主;图形化环节多方案并行,各家厂商(芯碁微装、苏大维格、帝尔激光等)进展不一;电镀环节工艺主要在

27、水平镀(捷得宝、宝馨科技等)和垂直镀(东 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 26 威科技等)两大路线中抉择。表表 4:国内布局电镀铜技术的主要厂商国内布局电镀铜技术的主要厂商 公司公司 种子层种子层 图形化图形化 电镀电镀 金石能源金石能源 捷得宝捷得宝 迈为股份迈为股份 芯碁微装芯碁微装 苏大维格苏大维格 太阳井太阳井 帝尔激光帝尔激光 罗博特科罗博特科 东威科技东威科技 宝馨科技宝馨科技 数据来源:各公司公告、国泰君安证券研究 注:浅蓝色代表该公司有所布局 2.1.种子层制备:种子层制备:PVD 对工艺温度要求较低,为目前

28、主流方对工艺温度要求较低,为目前主流方案案 电镀铜路线的第一步是种子层的制备,用来增加电镀铜与电镀铜路线的第一步是种子层的制备,用来增加电镀铜与TCO层之间层之间的附着力的附着力。若直接在 TCO 上进行电镀,会因为附着力是范德华力(镀层和 TCO 间的物理接触产生)而容易引起电极的脱落,而铜与 TCO 的接触特性是影响HJT电池载流子收集、附着特性及电性能提高的重要因素,另外直接在 TCO 上电镀铜是非选择性的。为此,在电镀前在 TCO 表面沉积一层极薄的种子层(100nm),可以改善铜和 TCO 接触及附着特征,随后沉积图形化的掩膜,以实现选择性电镀。图图 11:HJT电池电镀电极结构电池

29、电镀电极结构 数据来源:俞健硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究(2019)在种子层制备方式上,包括物理气相沉积(在种子层制备方式上,包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积()和化学气相沉积(CVD)等等。物理气相沉积是在真空或低压气体放电条件下(即在等离子体中进行的),经过“蒸发或溅射”后,在物体表面生成与基材料性能完全不同的新固态涂层过程;而化学气相沉积则是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 26 发生化学反应生成薄膜的过程。图图

30、 12:真空蒸发镀膜原理真空蒸发镀膜原理 图图 13:溅射镀膜原理溅射镀膜原理 数据来源:IATF16949 数据来源:IATF16949 PVD和和 CVD主要区别体现在工艺温度上主要区别体现在工艺温度上,目前主流方法为,目前主流方法为 PVD 制备制备。CVD 对工艺温度要求较高(炉内温度在 8001000),并且在高温条件下镀层结合强度会更强,相比较而言,PVD 对工艺温度要求较低(500或更低)。此外,PVD 和 CVD 在适用范围、镀膜效果、投资成本和生产周期方面各有千秋,以 PVD 为例,其设备投资较贵,但对应生产周期更短;镀膜可以做到更薄(35m),但涂层结合强度会更低。表表 5

31、:PVD 和和 CVD 工艺对比:目前工艺对比:目前 PVD 为主流为主流 CVD PVD 沉积原理沉积原理 化学反应 可能产生有毒气体 物理手段 环境友好 温度要求温度要求 高温较高 高温镀层结合强度要更强 温度较低(500或更低)适用范围适用范围 适用范围广 适用场景有局限 涂层结合度涂层结合度 高 低 镀膜效果镀膜效果 镀膜略厚(1020m)镀膜较薄(35m)设备投资额设备投资额 低 高 生产周期生产周期 较长 较短 代表公司代表公司 金石能源、拓荆科技、北方华创 迈为股份、金石能源、捷佳伟创 数据来源:Techmart 科汇微信公众号、金切侠、各公司公告、国泰君安证券研究 种子层也起到

32、阻挡层的作用,一般选择导电性能良好的镍种子层也起到阻挡层的作用,一般选择导电性能良好的镍。以TOPCon电池为例,晶硅电池若采用铜电极的挑战在于铜在硅基内的扩散速度很快,若不加以控制,会导致晶硅电池的失效,造成转换效率大幅降低,因此需要合适的扩散阻挡层(种子层)来阻挡铜离子进入晶硅内部。镍由于与铜在晶硅内部的沉淀规律不同(在硅基内部扩散的量较少),都处于硅基表面,且镍与硅在 370的退火温度下就可以形成良好的硅镍合金,因此镍是作为种子层较好的材料。相比较而言,HJT 电池最外层的TCO 是天然的阻挡层材料,因此 HJT 电池电镀铜工艺也可以选择不制备种子层,但如何保证铜与 TCO 的有效欧姆接

33、触也是问题(TCO不耐 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 26 高温)。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(M6,274.5cm)N 型晶硅异质结电池,其转换效率高达 26.41%,而在电池的金属化方面,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)。表表 6:布局种子层制备环节的厂商进展:布局种子层制备环节的厂商进展 公司公司 简介简介 布局环节布局环节 种子层环节进展种子层

34、环节进展 金石能源金石能源 HJT 设备的领军者 种子层种子层 图形化图形化 电镀电镀 2021 年 10 月,公司发布无需低温银浆与焊带的铜栅技术和栅线互联技术。公司 PVD 设备单机产能达 500MW,良率达 99.8%。捷得宝捷得宝 光伏电池电镀解决方案提供商 种子层种子层 图形化图形化 电镀电镀 2021 年 8 月,水平电镀设备产能可达 6000 片/小时(产速以 M2 计算),目标 10000 片/小时,具有产速高、体积小和流片速可调整(1m/min2.5m/min)的特点,搭配独家调制之电镀药水配方,为目前业界唯一有效之电镀解决方案 2021 年 11 月,公司与海源复材签约合作

35、铜栅线技术,并表示在与全球 12 家客户持续进行铜栅线验证(8 家 HJT 产线,4 家 TOPCon 产线)数据来源:各公司公告、亚化咨询、国泰君安证券研究 2.2.图形化:图形化:光刻路线和激光路线并行光刻路线和激光路线并行,主流工艺仍在探索,主流工艺仍在探索 图形化是电镀铜整个工艺路线中的重要环节,主要分为光刻路线和激光图形化是电镀铜整个工艺路线中的重要环节,主要分为光刻路线和激光路线两种路线两种。方案一:光刻路线方案一:光刻路线(利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀等方法,将设计好的微图案转移到基板表面),在基板上先进行薄膜沉积涂感光材料(光刻胶、油墨等)光刻显影刻蚀脱胶,各环节相互

36、影响、相互制约,其中曝光是光刻技术中最重要的环节。图图 14:图形化光刻工艺路线图形化光刻工艺路线 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 26 数据来源:芯碁微装招股说明书 根据感光材料使用的类别,又可以分为干膜光刻和湿膜光刻根据感光材料使用的类别,又可以分为干膜光刻和湿膜光刻。湿膜光刻所用的光刻胶是正胶,而干膜光刻所用的光刻胶是负胶,在需要相同的图形时,二者采用的掩膜板是相反的。1)干膜(负胶)干膜(负胶)是一种高分子化合物,它通过紫外线的照射后产生一种聚合反应(由单体合成聚合物的反应过程),形成一种稳定的物质附着于基板表面,

37、从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能,即显影时曝光区的光刻胶被保留。2)湿膜(正胶)湿膜(正胶)相对干膜而言,是一种感光油墨,是指对紫外线敏感,并且能通过紫外线固化的一种油墨,即显影时非曝光区的光刻胶被保留。图图 15:湿膜和干膜光刻工艺对比湿膜和干膜光刻工艺对比 数据来源:prlib、严慧敏等ITO 电极的湿膜光刻与干膜光刻制备研究(2013)湿膜光刻比干膜光刻多一道烘烤环节,但其性能优异和成本低,为目前湿膜光刻比干膜光刻多一道烘烤环节,但其性能优异和成本低,为目前主流路线。主流路线。1)工艺上工艺上,湿膜光刻工艺简单,虽然耗时较长,但光刻效果质量高;干膜光刻虽然没有烘烤环节可以节省很多时间,但操作

38、起来比较难控制,由于没有烘烤环节显影过程中的显影液会使得胶膜吸水膨胀,出现膨胀溶胀现象,使得残留的溶液较难处理。2)性能上性能上,湿膜的对比度、分辨率和反应速度等性能指标更加优异,使其应用范围更为广泛。3)成本上成本上,湿膜(油墨)的成本较干膜更低,更适合光伏电池大规模的生产。表表 7:分辨率分辨率+对比度对比度+反应速度等性能优异,正胶应用范围更广反应速度等性能优异,正胶应用范围更广 湿膜湿膜/正胶正胶 干膜干膜/负胶负胶 厚度厚度 较薄 较厚 曝光时间曝光时间 一般 较快 粘附性粘附性 一般 优秀 灵敏度灵敏度 较低 优秀 对比度对比度 高 低 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后

39、的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 26 分辨率分辨率 优秀 一般 耐酸碱能力耐酸碱能力 好 极好 显影膨胀溶胀现象显影膨胀溶胀现象 无 有 显影难度显影难度 低 高 热安定位热安定位 差 好 机械强度机械强度 弱 强 数据来源:飞凯材料官方微信公众号、严慧敏等ITO 电极的湿膜光刻与干膜光刻制备研究(2013)、国泰君安证券研究 根据是否使用掩模版,光刻技术可以分为直写光刻和掩膜光刻根据是否使用掩模版,光刻技术可以分为直写光刻和掩膜光刻。其中,掩膜光刻可进一步分为接近/接触式光刻以及投影式光刻。1)直写光刻直写光刻(无掩膜光刻),是指将计算机控制的高精度光束聚焦投影至

40、涂覆有感光材料的基材表面,整个过程无需掩膜而直接进行扫描曝光。直写光刻根据辐射源的不同又可以分为光学直写光刻(激光直写光刻)和带电粒子直写光刻(电子束直写、离子束直写等)。2)掩膜光刻掩膜光刻,由光源发出的光束经掩膜版在感光材料上成像。具体又可分为接近、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,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。精度高精度高+灵活性强,直写光刻设备有望在电镀铜图形化环节发力灵活性强,直写光刻设备有望在电镀铜图形化环节发力。以PCB应用领域为例,1)精度方面,直写光刻解析能力由微镜尺寸及

41、成像镜头缩放倍率决定,避免了底片的限制与影响,可以实现更精细的线宽。目前直接成像技术能够实现最高精度可达 5m 的线宽,而使用传统曝光底片(银盐胶片)的传统曝光技术能够实现最高精度一般约 50m 左右。2)灵活度方面,特定型号的掩膜版使用寿命相对较短,会加剧掩膜版投入成本,尤其是新产品研发成本高、周期长,外加实际使用时更换底片等环节,故直写光刻工艺灵活度更高。值得一提的是,直写光刻技术目前还受限于生产效率等方面问题,如带电粒子直写光刻技术的生产效率较低,且在大规模生产中会产生较为严重的邻近效应。方案二:激光路线,包括激光开槽和激光转印两种方案二:激光路线,包括激光开槽和激光转印两种。激光开槽在

42、太阳能电池电镀铜中具备应用前景,但与激光开槽在太阳能电池电镀铜中具备应用前景,但与HJT电池工艺不电池工艺不兼容兼容。由于 HJT 电池的本征和掺杂非晶硅层(a-Si层)厚度均小于20nm,激光束将造成钝化层的严重损坏,使得在不影响器件性能的情况下烧灼TCO 层变得不可能。为解决上述问题,可以通过以下方案来解决:首先在 TCO 层上沉积 Al2O3/a-Si 叠层(a-Si 层作为吸收剂应用于激光照射,使 Al2O3 薄膜区域被烧蚀)其次在 TCO 上通过激光开槽形成电镀开口沉积种子层(镍)电镀铜。由于沉积 Al2O3/a-Si 叠层的方法仅适用单面电镀,外加两个额外工艺步骤,并不适用于双面电

43、镀太阳能电池。行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 26 图图 16:图形化激光工艺路线图形化激光工艺路线 数据来源:Jian Yu et al.Copper metallization of electrodes for silicon heterojunction solar cells:Process,reliability and challenges(2021)相较激光开槽,激光诱导正向转移(相较激光开槽,激光诱导正向转移(LIFT)可适用于)可适用于 HJT电池电池。LIFT技术工艺流程相对简单:首先在 TCO 薄膜

44、上沉积一层电介质作为镀膜将种子层正向诱导至太阳能电池上(第一步激光工序)种子层通过烧制与 TCO 形成良好接触(第二步激光工序)电镀铜。其中,无机材料(如 SiNx、SiOx、Al2O3 等介电层)的厚度通常为几十纳米,电极形貌与较厚的有机镀膜相比更加平滑,且可以通过调整镀液来抑制横向生长,从而实现更大的高宽比(现已在 PERC 电池的铜电镀中得到了优化和证明)。图形化环节光刻路线和激光路线并行,主流工艺仍在探索图形化环节光刻路线和激光路线并行,主流工艺仍在探索。1)光刻路线方面,以芯碁微装为代表,其直写光刻设备现阶段已可应用于电镀铜方案,正与相关产业方就上述方案在光伏领域的量产应用进行合作,

45、但目前暂未形成量产出货。2)激光路线方面,以帝尔激光为代表,其电镀工艺在前期 TOPCon 电池上已实现较好的中试应用,且在 2022 年 IBC 上又有更进一步的突破。目前,已取得电镀铜激光设备的量产订单。表表 8:图形化设备厂商进展:图形化设备厂商进展 公司公司 简介简介 布局环节布局环节 图形化路线进展图形化路线进展 迈为股份迈为股份 HJT 设备龙头 种子层种子层 图形化图形化 2022 年 9 月,根据宝馨科技公告,迈为股份与宝馨科技将在铜电镀关键领域开展深度合作,由迈为负责图形化部分;迈为预计 2023 年上半年在客户端运行一条铜电镀中试线 芯碁微装芯碁微装 直写光刻设备龙头 图形

46、化图形化 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(最小线宽)由 75/150m 提升至40/70m,并且直写光刻设备产能效率在不断提升 苏大维格苏大维格 微纳直写光刻领军者 图形化图形化 2022 年 8 月,根据公司公告,直写光刻设备可应用于铜电镀方案,现阶段正与相关产业方就上述方案在光伏领域的量产应用进行合作,目前暂未形成量产出货 捷得宝捷得宝 光伏电池电种子层种子层 2021 年 8 月,水平电镀设备产能可达 6000 片/小时(产速以 M2计 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责

47、条款部分 15 of 26 镀解决方案提供商 图形化图形化 电镀电镀 算),目标 10000 片/小时,具有产速高、体积小和流片速可调整(1m/min2.5m/min)的特点,搭配独家调制之电镀药水配方,为目前业界唯一有效之电镀解决方案 2021 年 11 月,公司与海源复材签约合作铜栅线技术,并表示在与全球 12 家客户持续进行铜栅线验证(8 家 HJT 产线,4 家 TOPCon 产线)太阳井太阳井 太阳能电池先进金属化整体解决方案提供商 图形化图形化 电镀电镀 2021 年,低成本铜制程中试线完成调试,大试线制造 2021 年 12 月,全球首创低成本异质结铜互联大试线交付 2022 年

48、 2 月,大试线在客户端成功出片 帝尔激光帝尔激光 光伏激光设备龙头 图形化图形化 布局前端图形化工艺(电镀化学工艺前的激光开槽),在前期 TOPCon电镀工艺上就已经实现了较好的中试应用,且在 2022 年 IBC 上又有更进一步的突破。目前,已取得电镀铜激光设备的量产订单 数据来源:各公司公告、国泰君安证券研究 2.3.金属化:垂直镀技术成熟但产量金属化:垂直镀技术成熟但产量受限受限,水平镀有望,水平镀有望助力助力产产能放量能放量 垂直镀工艺成熟但产能有限,难以支撑大规模化的生产垂直镀工艺成熟但产能有限,难以支撑大规模化的生产。根据东威科技(国内 PCB电镀设备龙头)招股书显示,目前其垂直

49、连续电镀设备相对成熟(在均匀性和贯孔率等关键指标上表现良好),是 PCB 下游厂商的首选。在采用垂直镀对光伏电池进行铜电镀时,需要利用阴电极夹具夹持住太阳电池(压针与特别设计的开膜区域接触)然后将电池浸泡在种子层为镍的镀槽中镀完镍后经过清洗槽后再提拉至水槽清洗清洗后提拉至电镀铜槽进行铜电镀再提拉至水槽清洗,后再提拉至锡槽镀锡(锡的厚度约为 1 微米,用以防氧化,铜较银更容易氧化)。根据垂直镀的工艺流程,可以发现受限于机械结构限制单槽夹持的电池片数目,以及考虑夹住硅片并进行上下移动的耗时,垂直镀路线的产能将受限(目前东威科技垂直镀设备量产水平约 7000 片/小时)。图图 17:水平电镀与垂直电

50、镀方法和原理相同水平电镀与垂直电镀方法和原理相同 数据来源:佰腾网、863 检测公司官网、国泰君安证券研究 水平镀与垂直镀原理相同,但生产的速度和效率要更高水平镀与垂直镀原理相同,但生产的速度和效率要更高。水平镀是在垂直镀基础上发展的新颖电镀技术,该技术需要与镀液和辅助装置等实现良好的相互配合。与垂直镀原理相同,水平镀也必须具有阴阳两极,通电后产生电极反应使电解液主成份产生电离,使带电的正离子向电极反 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 26 应区的负相移动;带电的负离子向电极反应区的正相移动,于是产生金属沉积镀层和放出气体。

51、在传送方面,水平镀采用链式传输(滚轮旋转带动电池片移动),而其中一侧滚轮为导电材料形成电镀系统的阴电极,电池在水平传输过程中与阴电极滚轮保持连续的或几乎连续的接触,从而实现铜电镀。为此,只需要设计合适长度的槽体,提高传输的速度,即可实现理想的单位时间产片量,使其满足大规模量产化需求。表表 9:水平镀:水平镀 vs 垂直镀:水平镀有望助力产能放量垂直镀:水平镀有望助力产能放量 水平镀水平镀 垂直镀(挂镀)垂直镀(挂镀)电流密度电流密度 40ASD 6ASD 能耗水平能耗水平 较低 较高 技术难度技术难度 难度大(研发中)难度低(较成熟)代表公司代表公司 捷得宝 宝馨科技 东威科技 目标效率目标效

52、率(片(片/小时)小时)10000 8000 8000 数据来源:捷得宝公司官网、各公司公告、国泰君安证券研究 水平镀与垂直镀实际效果差异不大,各厂商正积极研发验证水平镀与垂直镀实际效果差异不大,各厂商正积极研发验证。根据捷得宝在 2021 年 8 月更新的水平电镀设备数据来看,该设备能够实现双面同时电镀和较佳的均匀性,产速以 M2 计算,可达 6000 片/小时(目标10000 片/小时)。而目前进展较快的罗博特科在 2022 年 12 月 26 日实现首创新型异质结电池铜电镀设备的交付,对现阶段在 HJT 电池铜互联技术的推进有着里程碑的重大意义。图图 18:PERC 电池电镀铜实例电池电

53、镀铜实例 图图 19:TOPCon 电池电镀铜实例电池电镀铜实例 数据来源:捷得宝公司官网 数据来源:捷得宝公司官网 表表 10:电镀设备厂商进展:垂直镀成熟但产能受限,水平镀工艺或将成为主流:电镀设备厂商进展:垂直镀成熟但产能受限,水平镀工艺或将成为主流 公司公司 简介简介 布局环节布局环节 电镀铜路线进展电镀铜路线进展 罗博特科罗博特科 光伏自动化龙头 电镀电镀 2022 年 12 月 26 日,首创新型异质结电池铜电镀设备成功交付,采用独特的技术方案(目前传统的垂直升降式电镀、垂直连续电镀、水平电镀三种现有技术方案),可以帮助用户实现异质结铜电镀技术规模化生产,具有产能大、柔性强、易维护

54、等典型的技术特点 东威科技东威科技 PCB电镀设备龙头 电镀电镀 自 2 年前就已经研制成功了电镀铜设备,并且送至客户处使用(截至当前客户仍在一直使用)2022 年 11 月,第二代设备在与多家客户洽谈合作,量产水平可达到 7000 片以上/小时(成本大大降低)行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 of 26 2022 年 12 月,太阳能垂直连续硅片电镀设备(第三代设备)正式发布 宝馨科技宝馨科技 主攻智能制造和新能源为方向的综合性产业集团 电镀电镀 2022 年 5 月,水平电镀设备研发进展顺利,已完成 2 台电镀设备原型机的研发

55、和制造并实现供货 2022 年 7 月,实验机型、中试机型的验证工作已完成,量产机型正在测试(预计可做到 8000 片/小时)捷得宝捷得宝 光伏电池电镀解决方案提供商 种子层种子层 图形化图形化 电镀电镀 2021 年 8 月,水平电镀设备产能可达 6000 片/小时(产速以 M2 计算),目标 10000 片/小时,具有产速高、体积小和流片速可调整(1m/min2.5m/min)的特点,搭配独家调制之电镀药水配方,为目前业界唯一有效之电镀解决方案 太阳井太阳井 太阳能电池先进金属化整体解决方案提供商 图形化图形化 电镀电镀 2021 年,低成本铜制程中试线完成调试,大试线制造 2021 年

56、12 月,全球首创低成本异质结铜互联大试线交付 2022 年 2 月,大试线在客户端成功出片 数据来源:各公司公告、国泰君安证券研究 2.4.后处理后处理:刻蚀刻蚀+去膜,工艺难度不大去膜,工艺难度不大 后处理主要是对感光材料和种子层的去除,工艺难度不大后处理主要是对感光材料和种子层的去除,工艺难度不大。在经显影(图形化)、以及镀铜(金属化)后,先对感光材料进行去膜处理,然后通过刻蚀来去除种子层,保证非镀铜位置的 TCO 层能够露出。其中刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀(等离子体刻蚀、反应离子刻蚀和离子束刻蚀)图图 20:刻蚀工艺原理刻蚀工艺原理 数据来源:半导体材料与工艺 干法刻蚀占比大干法刻

57、蚀占比大,约占约占 90%(半导体行业)。(半导体行业)。1)湿法刻蚀:用液体化学试剂(如酸、碱和溶剂等)以化学的方式去除硅片表面的材料,以集成电路工艺为例,大多是湿法化学刻蚀是将硅片浸入化学溶剂或向硅片上喷洒刻蚀溶剂;一般适用于尺寸较大的情况下(大于 3m)。2)干法刻蚀:通过等离子气与硅片发生物理或化学反应(或结合物理、化学两种反应)的方式将表面材料去除。目前,较光刻而言,国内刻蚀工艺和刻蚀设备比较成熟,已经能够达到世界较为前列的水平,能够达到较高的刻蚀选择性、更好的尺寸控制、低面比例依赖刻蚀和更低的等离子体损伤。行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后

58、的免责条款部分 18 of 26 表表 11:湿法刻蚀:湿法刻蚀 vs 干法刻蚀干法刻蚀 湿法刻蚀湿法刻蚀 干法刻蚀干法刻蚀 刻蚀偏差刻蚀偏差 不能3m 小 刻蚀剖面刻蚀剖面 各向同性 各向异性(可控)刻蚀速率刻蚀速率 选择性选择性 高 高 适中(可控)适中(可控)设备成本设备成本 低 高 化学试剂用量化学试剂用量 高 低 数据来源:半导体材料与工艺微信公众号、国泰君安证券研究 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 of 26 3.从成本端测算看电镀铜从成本端测算看电镀铜路线路线的经济性的经济性 根据我们测算:仅考虑折旧+银浆成本,1

59、)在考虑新增设备对应折旧以)在考虑新增设备对应折旧以及电镀铜本身工艺成本的情况下,现阶段电镀铜路线预计可以较传统及电镀铜本身工艺成本的情况下,现阶段电镀铜路线预计可以较传统HJT丝网印刷路线节约丝网印刷路线节约 0.044 元元/W(不考虑良率)(不考虑良率)。现阶段,尽管从我们测算角度看,电镀铜技术可以帮助 HJT 电池较传统丝网印刷方案节省五分之一的成本,但就银浆+折旧这两块成本而言,与 PERC 和 TOPCon电池比仍分别高出约 0.07 和 0.05 元/W 的成本,而这差异主要源于设备的投资总额。2)考虑良率的情况下,电镀铜工艺良率提升到)考虑良率的情况下,电镀铜工艺良率提升到 8

60、0%左右左右预计和丝网印刷成本打平预计和丝网印刷成本打平。假设丝网印刷良率在 98%,从折旧+银浆成本平衡角度看,对应电镀铜工艺良率在 80%左右(0.182/0.22698%);3)不考虑良率的情况下,现阶段电镀铜路线成本()不考虑良率的情况下,现阶段电镀铜路线成本(0.182 元元/W)略低于)略低于激光转印路线激光转印路线成本(成本(0.189 元元/W),具备经济性优势),具备经济性优势。预测假设:预测假设:1)采用电镀铜路线较传统丝网印刷路线可以提升 0.3%的效率;2)银浆耗量方面,假设 PERC、TOPCon 和 HJT 电池在 21 年的基础(表1:分别对应 96.4、145.

61、1 和 190mg/片)上分别下降约 15%/25%/30%,取整近似后分别取 80、110、135mg/片;高温和低温银浆售价分别取 6000和 8500 元/kg(含税);3)材料费用(掩膜成本+药水成本+种子层成本)取 0.04 元/W,运营费用(人工+水电+环保处理费)取 0.04 元/W,电镀铜工艺成本合计取 0.08元/W;4)假设丝网印刷设备占总投资额比重为 15%,设备折旧按 5 年无残值;5)假设激光转印方案的银浆耗量较传统丝网印刷方案下降 30%,取 95元/W,新增设备投资额取 3000 万/GW;6)我们估计新增电镀铜设备投资额在 1.52 亿元/GW,取 1.7 亿元

62、/GW。表表 12:现阶段电镀铜路线预计可以较传统现阶段电镀铜路线预计可以较传统 HJT丝网印刷路线节约丝网印刷路线节约 0.044 元元/W PERC TOPCon HJT(丝网印刷丝网印刷)HJT(激光转(激光转印)印)HJT(电镀铜电镀铜)电池效率 23.1%25.0%25.3%25.3%25.6%电池尺寸(mm)166 166 166 166 166 电池面积(cm2)276 276 276 276 276 电池功率(W/片)6.37 6.89 6.97 6.97 7.04 丝网印刷银浆耗量(mg/片)80 110 135 95 0 银浆售价(元/kg,含税)6000 6000 850

63、0 8500 8500 银浆总成本(元/W,不含税)0.07 0.08 0.15 0.10 0 电镀铜工艺成本(元/W)0.08 设备折旧期(年)5 5 5 5 5 设备投资额(万元/GW)20000 25000 40000 40000 40000 其中:丝网印刷设备(万元/GW)3000 3750 6000 6000 0 新增设备投资额(万元/GW)3000 17000 设备折旧额(元/W)0.04 0.05 0.08 0.09 0.10 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 20 of 26 折旧折旧+银浆成本小计(元银浆成本小计(元/

64、W)0.107 0.135 0.226 0.189 0.182 数据来源:CPIA、国泰君安证券研究 注:以上测算没有考虑良率 长远来看,电镀铜技术较传统丝网印刷方案仍具备经济性长远来看,电镀铜技术较传统丝网印刷方案仍具备经济性。在考虑电镀铜新增设备投资额降低、以及传统丝网印刷方案银耗量降低的情况下,我们进一步对电镀铜路线的成本和传统方案的成本进行灵敏度分析(这里成本仍仅考虑折旧+银浆)。假设方面与上述保持一致,在假定银浆售价(8500 元/kg)以及电镀铜工艺成本(0.08 元/kg)不变的情况下,即使银浆耗量下降 30%(对应 95mg/片),现阶段电镀铜方案仍能与传统方案成本打平;而当银

65、浆耗量下降 40%(对应 81mg/片)时,将新增设备投资额下降 30%(对应 1.2 亿元)时,电镀铜方案与传统方案成本依旧可以基本打平。图图 21:电镀铜技术与传统丝网印刷方案成本比较的灵敏度分析电镀铜技术与传统丝网印刷方案成本比较的灵敏度分析 数据来源:CPIA、国泰君安证券研究 注:图中正数代表电镀铜技术较传统丝网印刷方案可以节省的成本(单位:元/W)行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 21 of 26 4.电镀铜技术蓄势待发,产业化推进有望打开市场电镀铜技术蓄势待发,产业化推进有望打开市场空间空间 电镀铜并非全新技术,但产业化进

66、程在加速电镀铜并非全新技术,但产业化进程在加速。早在 2011 年 11 月,日本Kaneka 公司和比利时 IMEC 微电子研究中心就在第 21 届国际光伏科学和工程大会上展示了其无银 HJT 电池,通过电镀铜连接 6 英寸硅基板的透明导电氧化层,实现了超过 21%的转换效率,在随后的 2015 年 11 月,Kaneka 公司宣布采用铜接触金属化的双面异质结晶硅太阳能电池效率创纪录达 25.1%;同年 3 月,MacDermid 公司通过激光刻蚀、镀膜、热退火等工艺制作窄铜网导体替代银浆,该工艺可实现 30m 的栅线宽度和 4N 的拉力,从而可将单个电池的成本降低 6 美分。近年来,钧石能

67、源(2018 年建造了一条基于铜电极技术的 500MW 生产线)、爱康科技(2019 年介入铜电镀的开发)等产商陆续加入,进展较快的捷得宝已有小批量生产铜电镀设备,铜电镀已做验证的客户约为 12 家(8 家用于HJT 产线,4 家用于 TOPCon 产线);而海源复材在 2022 年 12 月 19 日表示其在光伏电镀铜技术已取得突破(中试效果良好且工艺趋于稳定),较传统银浆方案,电镀铜工艺技术成本可以降低 50%左右,转换效率可以增加约 0.3%。图图 22:电镀铜产业化进程正在加速电镀铜产业化进程正在加速 数据来源:世纪新能源网、集邦新能源网、亚化咨询、OFweek 太阳能光伏网、各公司公

68、告、国泰君安证券研究 注:以上电镀铜产业化进程为不完全统计 至至 2025 年保守年保守/乐观情况下,我们预计电镀铜路线设备整体市场空间分乐观情况下,我们预计电镀铜路线设备整体市场空间分 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 22 of 26 别为别为 17.8/43.6亿元,对应当年新增市场空间为亿元,对应当年新增市场空间为 12.6/31.0亿元亿元。现阶段,单 GW 设备价值量报价仍偏高(各阶段工艺方案并未完全敲定),我们估计 PVD 设备约 4000 万元/GW,曝光机约 4000 万元/GW,电镀机报价最高达 5000 万元/GW

69、,其他设备估计价值量约 4000 万元/GW。我们认为,伴随 2023 年完成中试线验证,2024 年开始或实现加速产业化,至2025 年各环节设备约有 10002000 万元/GW 的降幅,量产情况下预计单 GW 设备价值量控制在 1.1 亿元左右。预测假设:预测假设:1)以 CPIA 保守情况下预测的光伏新增装机量作为参考起点,对应新增电池需求按 1:1.1 折算;2)以 PV infolink 估计的 N 型电池市占率(图 1)作为保守情况下的参考基准(对应 20222025 年为 8%/27%/41%/49%),假设乐观情况下20222025 年的渗透率分别为 15%/40%/50%/

70、60%;3)假设电镀铜技术在 2023 年有小范围试用,随后加速渗透,20232025年保守/乐观情况下对应渗透率分别为 1%/3%/10%和 2%/6%/20%。表表 13:至至 2025 年年保守保守/乐观情况下乐观情况下预计预计电镀铜路线设备市场空间分别为电镀铜路线设备市场空间分别为 17.8/43.6 亿元亿元 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 光伏新增装机量(光伏新增装机量(GW)170 218 248 273 300 容配比容配比 1.1 光伏新增电池需求(光伏新增电池需求(GW)=187 239 272 300 330 N 型电池渗透率(型电池渗透率(%)

71、8%27%41%49%15%40%50%60%N 型电池新增量(型电池新增量(GW)=19 74 123 162 36 109 150 198 镀铜技术使用占比(镀铜技术使用占比(%)1%3%10%2%6%20%镀铜扩产规模(镀铜扩产规模(GW)=0.7 3.7 16.2 2.2 9.0 39.6 单单 GW 设备价值量(万元)设备价值量(万元)17000 14000 11000 其中:其中:PVD 4000 3500 3000 曝光机曝光机 4000 3000 2000 电镀机电镀机 5000 4500 4000 其他设备其他设备 4000 3000 2000 市场空间(亿元)市场空间(亿元

72、)=1.2 5.2 17.8 3.7 12.6 43.6 当年新增空间(亿元)当年新增空间(亿元)1.2 3.9 12.6 3.7 8.9 31.0 数据来源:CPIA、PV infolink、国泰君安证券研究 注:浅灰色/浅蓝色底纹数据分别代表保守/乐观假设值;上述测算没有考虑产能利用率 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 23 of 26 5.投资建议及推荐标的投资建议及推荐标的 铜电镀技术有望逐渐产业化,预计铜电镀技术有望逐渐产业化,预计 23 年完成中试线验证,年完成中试线验证,24 年量产年量产。图形化设备推荐迈为股份、帝尔激光

73、,受益标的芯碁微装、苏大维格;电镀设备受益标的东威科技、罗博特科等。迈为股份:迈为股份:HJT设备龙头,积极布局电镀铜技术设备龙头,积极布局电镀铜技术。公司引领 HJT 提效降本进展顺利,计划 2024 年前实现量产效率超过 26%,2022 年度 HJT 订单合计约 27GW(超 15GW 订单在 9 月落地)。与宝馨科技将在铜电镀关键领域开展深度合作,由公司负责图形化部分,并预计 2023 年上半年在客户端运行一条铜电镀中试线。帝尔激光:光伏激光设备龙头,帝尔激光:光伏激光设备龙头,布局前端图形化工艺(激光开槽)布局前端图形化工艺(激光开槽)。公司将激光技术创新性地成功应用于高效太阳能电池

74、光伏行业,太阳能电池激光工艺设备全球市占率第一(SE 一次激光掺杂设备在手订单和中标产能累计已经超过50GW),首台激光转印设备已实现出货。在前期TOPCon电镀工艺上就已经实现了较好的中试应用,且在 2022 年 IBC 上又有更进一步的突破。目前,已取得电镀铜激光设备的量产订单。芯碁微装:国内激光直写光刻设备龙头,布局光伏电镀铜技术芯碁微装:国内激光直写光刻设备龙头,布局光伏电镀铜技术。公司专注光刻技术开发十余年,设备水平国内领先,其应用于 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(最小线宽)由 75/150m 提升至 40/70m,并

75、且直写光刻设备产能效率在不断提升,其直写光刻设备可应用于电镀铜技术。苏大维格:深耕微纳结构产品苏大维格:深耕微纳结构产品(微纳直写光刻微纳直写光刻)制造,积极布局光伏电池制造,积极布局光伏电池铜电镀方案铜电镀方案。公司在微纳光学产品技术研发与制造领域位居国内领先地位,相继开发多个系列覆盖纳米级和微米级的光刻机。目前,其直写光刻设备可应用于铜电镀方案,正在光伏领域的量产应用进行合作,暂未形成量产出货。东威科技:国内东威科技:国内 PCB电镀设备龙头,积极布局光伏垂直镀设备电镀设备龙头,积极布局光伏垂直镀设备。公司是深耕 PCB行业,专注于电镀设备的研发与设计。自 2 年前就已经研制成功了电镀铜设

76、备,并且送至客户处使用;2022 年 11 月,第二代设备在与多家客户洽谈合作,量产水平可达到 7000 片以上/小时(成本大大降低);2022 年 12 月,太阳能垂直连续硅片电镀设备(第三代设备)正式发布。罗博特科:光伏自动化龙头,电镀设备已实现出货罗博特科:光伏自动化龙头,电镀设备已实现出货。2022 年 12 月 26 日,公司首创新型异质结电池铜电镀设备成功交付,采用独特的技术方案(目前传统的垂直升降式电镀、垂直连续电镀、水平电镀三种现有技术方案),可以帮助用户实现异质结铜电镀技术规模化生产,具有产能大、柔性强、易维护等典型的技术特点。表表 14:重点公司盈利预测与估值表重点公司盈利

77、预测与估值表 行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 24 of 26 代码代码 公司公司 收盘价收盘价 EPS PE 评级评级 2023/01/06 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 300751.SZ 迈为股份 433.70 5.18 7.66 11.99 83.7 56.6 36.2 增持 300776.SZ 帝尔激光 135.55 3.29 4.63 6.49 41.2 29.3 20.9 增持 688630.SH 芯碁微装 88.40 1.24 1.80 2.53 71.1 49.0 35.0-

78、300331.SZ 苏大维格 19.85 0.37 0.91 1.47 54.0 21.8 13.5-688700.SH 东威科技 144.00 1.55 2.69 3.69 92.7 53.6 39.0-300757.SZ 罗博特科 61.39 0.39 1.10 2.03 159.1 55.9 30.2 数据来源:Wind、国泰君安证券研究 注:收盘价和 EPS货币单位均为元。迈为股份、帝尔激光 EPS取国泰君安预测值,其余 EPS预期均取 Wind 一致预期。行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 25 of 26 6.风险提示风险提示

79、 6.1.技术产业化进度不及预期技术产业化进度不及预期 目前降低银耗存在多种路线(如银包铜等),现阶段较电镀铜技术而言成熟度更高,可能存在整体银耗成本小于电镀铜整体成本的可能,另外考虑到目前电镀铜技术普遍处于中试阶段,部分工艺仍面临难题,距离实现技术的产业化还需时日。6.2.宏观经济和行业波动宏观经济和行业波动 光伏行业整体需求受下游新增装机规划的影响,宏观经济受不确定性因素的冲击以及周期性全球宏观经济的恶化,会对光伏行业装机规模产生负面影响,进一步影响 N 型电池的扩产和渗透率的提升,使得行业存在一定的周期性波动风险。6.3.市场竞争加剧市场竞争加剧 根据我们对电镀铜设备投资市场空间的测算,

80、乐观情况下至 2025 年仍不足 50 亿元的规模,市场空间并不大,随着工艺路线的验证与落地,行业内持观望的厂商在确定性的驱使下会加速布局,伴随厂商的增多和行业内竞争的加剧,会对现有布局设备厂商的市场地位和盈利能力造成负面影响。行业专题研究行业专题研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 26 of 26 本公司具有中国证监本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明分析师声明 作者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,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准

81、确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放,并仅为提供信息而发放,概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料,本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。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、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。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

82、一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。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。在任何情况下,本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。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。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此,

83、投资者应注意,在法律许可的情况下,本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下,本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险,投资需谨慎。投资者不应将本报告作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,投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并注明出处为“国泰君

84、安证券研究”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。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或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议,本公司、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。评级说明评级说明 评级评级 说明说明 1.1.投资建议的比较标准投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的 12 个月内的市场表现为比较标准,报告发布日后的 12 个月内的公司股价

85、(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数涨跌幅为基准。股票投资评级股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15%以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于 5%15%之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于-5%5%减持 相对沪深 300 指数下跌 5%以上 2.2.投资建议的评级标准投资建议的评级标准 报告发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深300 指数的涨跌幅。行业投资评级行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究所国泰君安证券研究所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广场 20 层 深圳市福田区益田路 6003 号荣超商务中心 B 栋 27 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话(021)38676666(0755)23976888(010)83939888 E-mail:

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