铜电镀行业专题：提效利器，无银终局

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)S0350522030001S0350523080003yaoj@ghzq.com.cnduxk01@ghzq.com.cn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》——2023-06-15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◆ 产业合作加强，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。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电镀遮光容忍度较高。◆ 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“推荐”评级。◆ 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。光伏铜电镀技术主要工序包括种子层制备、图形化、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◆ 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）、局部种子层、无种子层等。◆ 局部种子层步骤简洁、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：无种子层降本优势显著◆ 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、化学镀等多种方案，能够节省设备、材料及刻蚀成本，目前仍处于实验室阶段，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30.70μm，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47.66μm，无效线宽约17μm、占比超过50%，相比，该无种子层工艺中，无效区域占比低于10%，因此除了降本、环保等潜在优势，无种子层还能缩小栅线宽度和实际光照间的差距。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◆ 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◆ 分辨率、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，硅片尺寸、栅线方案易变，掩膜板开发周期较长，受益图案编辑速度优势，直写光刻产业化领先有望率先放量。精度方面，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；节拍方面，直写光刻与掩膜光刻均有提速方式，以满足光伏生产节拍需求；长期重点关注两者降本进