电镀铜技术已历经近20年发展，HJT降本增效终局技术？

成本昂贵是制约HJT电池大规模产业化的主要原因之一。其中，银浆成本约占HJT非硅成本的50%。

光伏铜电镀是利用电镀的方式在透明导电薄膜（TCO）上沉积金属铜的电极制备工艺。用电镀铜栅线来代替丝网印刷银栅线，可达到大幅降低银浆耗量的目的，当前被视为HJT电池降本增效的主要路径之一。

近日随着通威基本验收太阳井200MW中试线及国电投验证罗博特科600MW设备，电镀铜产业化现加速迹象。华泰证券认为，电镀铜产业化后成本有望大降，叠加其较银浆可将光电转换效率提升0.3%-0.5%从而摊薄全链生产成本，电镀铜有望成为HJT降本增效的终局技术。

电镀铜技术已历经近20年发展

早在2004年，美国SunPower公司就在Maxeon系列的IBC电池上采用了电镀铜技术。

2009年，无锡尚德推出Pluto计划，即冥王星计划项目。

据悉，Pluto技术采用真空蒸镀栅线后再加以电镀，提升均匀性及高宽比，单晶硅电池转换效率达19%，并进行了量产。与传统的丝网印刷技术相比，采用Pluto技术的电池正面电极更窄，可以减少阳光的遮挡并减少与硅片的接触面积，进而将电池的功率输出提高了近12%。

据某光伏企业技术研究所副总工程师介绍，Pluto电池组件当时曾应用在西藏的一个电站中，出货量约为几十瓦。但是，电站发电效率从第三个月开始迅速下降，第四个月就衰减到只有50%左右，冥王星计划因此停摆。

2010年-2021年，电镀铜的技术研发一直在继续。

其间在2011年11月，日本Kaneka公司和比利时IMEC微电子研究中心在第21届国际光伏科学和工程大会上展示了无银HJT电池，通过电镀铜连接6英寸硅基板的透明导电氧化层，转换效率超过21%；2015年11月，Kaneka公司宣布电镀铜HJT效率创纪录达25.1%。

2018年，国电投建立兆瓦级电镀铜栅线HJT电池中试线，2021年转换效率达24.5%。

2022年，随着N型电池组件占比逐渐提升，电镀铜迎来了广阔发展空间。

N型电池技术中产业化进程较快的是TOPCon和HJT，二者在制作过程中都需要消耗双倍的银浆量。其中，HJT使用的低温银浆价格较常规的高温银浆更高，这使得HJT的市场份额被TOPCon反超。HJT要想在N型电池领域和TOPCon并驾齐驱甚至成为主流，亟需通过电镀铜等技术进一步降本增效。

电镀铜具多重优势，HJT降本增效终局技术？

相较于传统丝网印刷技术，电镀铜的导电能力更强、栅线形貌更好且栅线宽度更细，而且成本相对较低。

导电能力方面，首先，纯铜的电阻率显著低于低温银浆。电镀铜工艺制备的铜电极为纯铜，铜金属化电极电阻率为1.7Ω∙m；而低温银浆是银粉和有机物等的混合物，并且受HJT电池工艺温度的影响，低温银浆电阻率高达6~10Ω∙m

其次，铜栅线与TCO的接触电阻低于纯银栅线。不同于银浆料与TCO接触时存在较多孔洞导致电阻增加，电镀铜栅线内部致密且均匀，与TCO接触更优，有效减小电极与PN结的接触电阻，功率损耗也更小，电池片的转换效率相对也较高。

栅线方面，铜栅线的形貌相比银栅线更好，并且电镀铜的图形化设备可以使铜栅线的线宽更细，若使用LDI激光直写设备，在实验室条件下可满足5μm以下线宽的铜栅线曝光需求，量产线最小可实现15μm，而银栅线的细栅宽度在30μm左右。

“电镀的栅线相比于普通丝网印刷的栅线，能够做到更窄一些。”上述工程师表示，丝网印刷的栅线高宽比一般是1:4，电镀的话能够做到1:2，这样就可以把栅线做得更窄、更高一些，从而减少遮光面积，遮光面积一旦小了，电池效率就高了。

此外，如果栅线做窄，其与硅接触的金属部分也会变小，相当于太阳能电池的表面复合速率会减少，因此太阳能电池的少子寿命（少数载流子寿命）会变高，电池效率也会相应增加。

综合这些优势，铜电镀技术相较于传统的丝网印刷技术，可以实现0.3%-0.5%的效率提升。

成本方面，某光伏组件企业相关人士以及沪上一位基金经理均对第一财经表示，电镀铜可以起到降本作用。

截至2023年6月，电解铜现货价为66元/kg，而低温银浆价格高达约6000元/kg，电镀铜材料成本仅为银浆材料成本的1/100。

由于电镀铜是采用金属铜作为栅线电极，可完全代替银浆。与HJT传统丝网印刷工艺的0.271元/W成本相比，电镀铜工艺的成本为0.135元/W，下降约50%。

但是，电镀铜还要面临与银包铜的竞争。“银包铜技术可以将铜颗粒包括在银浆层里面，既能解决焊接问题，又能解决氧化问题，这种技术目前HJT厂家也都在用。”上述工程师表示。

与银包铜相比，电镀铜降本优势并不十分显著。东吴证券数据显示，50%、30%银包铜的边际非硅成本约为0.06元/W、0.04元/W，低于上述的0.135元/W。

但业界预计，随着设备国产化和规模放量，电镀铜成本有望降至0.05元/W。上述基金经理也表示，电镀铜量产成本最终应该可以追平银包铜方案，但具体时间尚难确定。

华泰证券认为，随着电镀铜量产后成本基本追平银包铜，叠加电镀铜较银浆可将电池转换效率提升0.3%-0.5%从而摊薄全产业链生产成本，电镀铜有望成为HJT降本增效的终局技术。

产业化推进，电镀铜设备市场放量可期

电镀铜技术的成熟和大规模使用将在一定程度上决定HJT的放量时间。“电镀铜技术已经可以用了，目前HJT投资回报时间还是比TOPCon长，大面积推广估计在明年。”上述基金经理称。

据天风证券，预计2023-2026年HJT新增扩产分别为55、80、120、200GW，其间电镀铜在新扩产HJT中的渗透率预计分别为2%、10%、25%和50%。

随着电镀铜产业化推进，相关设备厂商将率先受益。

电镀铜的工艺流程可分为种子层制备、图形化、金属化（电镀）和后处理四个环节，其中，图形化和金属化是重点。

图形化是决定栅线宽度的核心环节，会直接影响电镀电池转换效率，具体工序包括掩膜、曝光显影等。

掩膜的主要作用是在电镀环节保护不需要被电镀的部分，其材料主要分为干膜、湿膜。曝光显影是将所需要的图形转移到感光材料上。目前曝光显影的工艺主要有传统掩膜显影、LDI（激光直写）、激光开槽以及喷墨打印等。其中，传统掩膜光刻技术中的投影式曝光及LDI是目前较为主流技术，代表企业分别为苏大维格（300331.SZ）、芯碁微装（688630.SH）。

2023年4月，芯碁微装太阳能电池光刻设备量产机型SDI15H已经发货至光伏龙头企业，该机型是公司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。据悉，该公司太阳能电池光刻设备2022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，并不断开拓更多下游客户。

“迈为股份（300751.SZ）是一家做图形化设备的公司，和其他公司合作电镀工艺，目前能把栅线宽度做得很好，高度可以做到7μm，宽度9μm，2022年9月最新的效率数据是26.41%。”上述工程师表示，目前迈为股份和协鑫合作布局电镀整线供应。

2023年4月，迈为股份在电话会议上表示，电镀铜、0BB将进入中试阶段。

金属化环节又称电镀环节，是在电镀机的帮助下，利用电解原理生长出铜镀层的过程，也是铜栅线制备的最终环节。

电镀方式大致可分为5类，分别是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、VDI电镀（一种插片式太阳能电池片铜电极电镀装置及方法）。其中，垂直电镀、水平电镀和VDI是目前主要方式。

东威科技（688700.SH）第二代光伏垂直电镀设备已通过客户验证，第三代光伏镀铜设备还在制造中，已实现8000片/小时光伏垂直镀铜设备研发，预计2023年上半年发送至客户处验证。

捷得宝开发的第一台双面水平电镀样机，可以成功电镀HJT双面电池、HJT无种子层电镀、无主栅HJT电池、叠瓦PERC电池、双面TOPCon电池、日本HBC电池。

宝馨科技（002514.SZ）已研制出单道水平电镀中试线，目前正推进整线设备整合、工艺开发和量产化研究，预计2023年底可达到量产化设备水平。

罗博特科（300757.SZ）首创开发了VDI电镀方案，于2022年12月交付设备，目前已经完成铜电镀设备第一阶段工艺可行性测试，各项指标基本达到预期，目前正在进行第二阶段测试，对设备单产、碎片率等指标进行检验。

东吴证券预计，2024年电镀铜将出现GW级产线，产业化后电镀铜设备产线投资额有望由目前的2亿元/GW降低至约1亿元/GW，测算2025年电镀铜设备市场空间为30亿元，2023-2025年CAGR达260%。