【研报】光伏设备专题报告：光伏铜电镀：降本增效利器，市场向好趋势明确---华西证券.pdf

【 华西机械团队 】 毛冠锦： S1120523020001 光伏铜电镀：降本增效利器，市场向好趋势明确 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 仅供机构投资者使用 证券研究报告 2023年 2月 8日 光伏设备专题报告 1 摘要  去银化趋势下 ， 铜电镀工艺优势凸显  电镀优势在于成本低 、 电池接触性能高 、 电池损耗率低 、 不易氧化等 。 根据我们测算： 1） 丝印 HJT非硅成本约 0.31元 /W， 比 PERC非硅成本 高出 0. 07元 /W， 电镀 HJT为 0.23元 /W， 已经基本和 PERC打平 。 2） 银耗量方面 ， 丝印 HJT电池达到 0.152元 /W， 显著高于 PERC电池 0.06元 /W和 TOPCon电池 0.08元 /W的水平 ， 而铜电镀 HJT电池浆料及其他材料成本约 0.05元 /W。 若铜电镀量产 ， 我们认为单瓦成本仍有进一步降 低的空间： 1） 设备中长期来看有降本空间 ， 降低折旧成本； 2） 药剂 、 油墨等材料也有下降空间 。 3） 薄片化降低硅片成本 。  产业化稳步推进 ， 设备市场规模可期 。 海源复材 、 天合 、 通威 、 宝馨科技 、 爱旭 、 隆基等布局无银化技术 ， 如海源复材在电镀铜技术已趋于 成熟 ， 降本增效比较明显 ， 2023具备产业化 ， 2024年开始形成规模化产能；宝馨科技铜电镀技术及设备目前已完成中试供货 ， 同时正在量产 化研发设计中 。 产业化推进 ， 设备厂商率先受益 ， 规模产业化后铜电镀设备产线投资额有望由目前的 1.5-2亿元 /GW降低至 1-1.2亿元 /GW。 根据我们测算 ， 2026年 HJT铜电镀设备市场规模将达 86亿元 ， 其中曝光机和镀铜设备市场规模分别为 27亿元和 30亿元 。  铜电镀工艺中图形化环节路线不一 ， 电镀铜环节仍存技术难点  种子层制备中 PVD制备工艺为主流： 种子层制备是为了改善铜金属电极与 TCO间的粘附性 ， 常用经济效益高的铜金属 。 制备方法有 PVD、 CVD、 喷涂 、 印刷等 ， 其中 PVD为主流方法 。 此外 ， 如迈为股份已采用无种子层电镀方案 ， 提高 HJT转换效率至 25.94%。  图形化工艺成熟但路线不一 ， 选择最优路线降低成本是关键： 图形化环节包括喷涂感光胶层 、 曝光 、 显影 ， 其中主要感光材料有干膜 、 湿膜 、 光刻胶 。 曝光 、 显影环境是将图形转移至感光材料上 ， 主流技术有普通掩膜光刻技术 、 激光直写技术 、 激光转印等 ， 其中激光直写式光刻是 铜电镀领域中的主流技术 。 该环节采用的曝光机为核心设备 ， 主要布局企业有芯碁微装 、 苏大维格 、 天淮科技等 。  电镀铜环节仍存技术难点待突破 ， 设备厂商加快布局： 电镀方式主要有垂直升降式电镀 、 垂直连续电镀及水平电镀等 。 其中 ， 垂直电镀工艺 更为成熟 ， 但效率或存在瓶颈；水平电镀容易实现自动化但目前镀铜均匀性较差 。 电镀设备厂商主要有东威科技 、 捷得宝 、 罗博特科 、 钧石 能源等 。 其中 ， 东威科技已实现 8000片 /小时光伏垂直镀铜设备研发；罗博特科已完成设备内测 ， 已发往客户端验证；钧石能源 、 太阳井 、 捷 德宝电镀设备也在推进中 。  投资建议： 光伏铜电镀产业化加速 ， 行业处于 0-1， 蕴含巨大机遇 ， 给予行业 “ 推荐 ” 评级 。  受益标的： 东威科技 、 罗博特科 、 苏大维格 、 芯碁微装 、 迈为股份 、 捷佳伟创等  风险提示： 铜电镀产业化进度不及预期 ， 行业竞争加剧 ， 数据更新不及时 、 测算误差等 。 2 目录 金属化工艺多样，高效电池片降银需求加强一 铜电镀：去银化趋势下的新选择 -工艺 &设备二 光伏铜电镀工艺设备市场规模测算三 四 光伏铜电镀产业进展及主要公司介绍 投资建议、受益标的及风险提示五 一、金属化工艺多样，高效电池片降银需求加强 3 4 1.1.金属化：工艺路线多样，丝网印刷是主流  金属化是光伏电池片关键工艺之一 ， 主要用于制作光伏电池电极 ， 将 PN结两端形成欧姆接触 ， 实现电流输出 。 目前光伏电 池金属化环节中共有银浆丝网印刷 、 银包铜 、 铜电镀 、 喷墨打印 、 激光转印等 。 其中目前量产线上基本采用丝网印刷工艺 ， 银包铜 、 铜电镀 、 激光转印等工艺仍未实现大规模产业化 。  丝网印刷 ：利用丝网图形部分网孔透浆料 ， 非图文部分网孔不透浆料 。 印刷时丝网一端倒入浆料 ， 用刮刀实施压力并朝丝网 另一端移动 。 油墨在移动过程中被刮板从图形部分网孔挤压到基片上 。 浆料的黏性作用使印迹固定在一定范围内 ， 印刷过程 中刮板和丝网印版和承印物接触 ， 接触线随刮刀移动 。 当刮板刮过整个印刷区域后抬起 ， 丝网脱离基片 ， 工作台返回到上料 的位置 。 丝网印刷也存在几点不足：一是容易造成污染和原料浪费 ， 二是目前印刷精度和印刷细栅的高宽比很难再提高 ， 但 更大的高宽比金属栅极却是提高电池光电转换效率的关键环节 。  在 HJT电池中 ， 由于目前低温银浆的导电性较差 ， 因此栅线的线电阻较大 （ 电阻率约为 6~10μΩ∙cm， 是高温浆料的 3~6 倍 ） ， 需要更大的高宽比 ， 通常需要印刷 2次 ， 印刷线印刷时的栅线对准精度很重要 。 图表：丝网印刷工艺流程 资料来源：《晶体硅太阳能电池丝网印刷工艺优化的研究》（李栋才）、《硅太阳能电池的丝网印刷技术》（张世强），华西证券研究所整理 装片 烘干 翻转背电极的印刷 （ Ag浆） 烘干 背场的印刷 （ Al浆） 正栅线的印刷 （ Ag浆） 烘干 图表：丝网印刷原理示意图 图表：丝网印刷设备 5 1.2.银耗量： HJT电池采用低温银浆，且银耗量较高  光伏电池主流技术现状 ：市场上主要有 P型与 N型太阳能电池 ， 其中 N型电池具有转换效率高 、 双面率高等特点 ， 制备技术 包括 TOPCon、 IBC、 HJT。 其中 ， TOPCon已开始大规模量产 ， N型 HJT具有能耗少 、 转换效率高 、 双面发电等技术优势 ， 未来渗透率有望提升 。  从单瓦银浆耗量来看 ， HJT银耗量最高 。 PERC银耗量为 10-15mg/W， TOPCon银耗量为 10-20mg/W， HJT银耗量为 20- 25mg/W。 HJT电池银耗量约为 PERC的 2倍 ， 低温银浆占总成本约 20%， 占电池片非硅片成本比重近 50%。  在 HJT电池中 ， 一方面异质结电池正反两面都有银电极 ， 增加了贵金属银的用量； 另一方面所使用的银浆为低温银浆 ， 仅占 银浆总供应量的 2%。 虽我国低温银浆正快速国产化 ， 但低温银浆由于需同时满足印刷和固化工艺 ， 工艺流程严苛 ， 大部分 需要从 杜邦 、 汉高 、 贺利氏等海外公司进口 。  目前主要有两大改进方向 ： 1） 减少低温银浆的使用量以及银粉使用量 。 用贱金属代替部分或全部银粉 ， 如银包铜 、 电镀铜 、 喷墨打印等； 2） 提高转化率 。 如增加主栅数目减小主栅和细栅的宽度 ， 增大细栅线高宽比 、 减少细栅线电阻率 ， 提高电池 受光面积等 。 铜电镀工艺完全去银化大幅降低生产成本 ， 因此铜电镀工艺有望成为主流趋势 。 图表： PERC电池成本分布 资料来源： solarzoom，华西证券研究所测算 图表： TOPCon电池成本分布 图表：丝印 HJT电池成本分布 2% 8% 22% 68% 折旧 银浆 其他成本 硅片成本 2% 10% 24% 64% 折旧 银浆 其他成本 硅片成本 5% 18% 14%63% 折旧 银浆 其他成本 硅片成本 6资料来源： CPIA， solarzoom，华西证券研究所测算 注： PERC和 TOPCon耗材为银浆，铜电镀 HJT除铜耗外，还包括电解液、感光材料等，感光材料、药水等成本分别假设 2分钱 /W 1.2.银耗量： HJT电池采用低温银浆，且银耗量较高  根据我们测算：  丝印 HJT非硅成本约 0.31元 /W， 比 PERC非硅成本高出 0. 07元 /W， 铜 电镀 HJT 为 0.23 元 /W ， 基本和 PERC打平 。  PERC、 TOPCon和丝印 HJT电池设 备折旧分别为 0.012、 0.016和 0.04 元 /W， 铜电镀设备折旧约为 0.05元 /W， 处于较高水平 。  银耗量方面 ， 丝印 HJT电池达到 0.152元 /W， 显著高于 PERC电池 0.06元 /W和 TOPCon电池 0.08元 /W 的水平 。  若铜电镀量产 ， 我们认为单瓦成本仍 有进一步降低的空间：  设备中长期来看有降本空间 ， 降低折 旧成本；  模电镀液 、 研磨材料等也有下降空间；  铜电镀是低温工艺 ， 不影响硅片薄片 化 。 图表：成本测算 7 1.3.银包铜 &铜电镀：电池工艺升级，少银或无银化趋势加强  银包铜是为减少银浆使用量而延伸出来的工艺 ， 利用铜代替部分银 ， 采用化学镀技术 ， 经过特定的成型及表面处理工艺 ， 在 超细铜粉表面形成不同厚度的银镀层 ， 兼备银和铜的优点 。  当铜粉粒径增大 ， 铜粉分散性能更好 ， 分散剂对银氨络离子与铜粉的接触阻碍减小 ， 更易发生置换反应 ， 包覆在铜粉颗粒上 的银含量更高 ， 银包铜的电阻率会减小 。  当银包铜的包覆温度低于 50℃ 时 ， 银包铜粉的银含量增加平缓 ， 电阻率大；高于 50℃ 后 ， 银含量急剧增大；当包覆温度达 到 70℃ 左右时 ， 银含量达到最大值 。 但随着温度的升高 ， 铜粉表面会氧化阻碍银在铜表面的沉淀 。  银包铜技术能够使银耗量降低 ， 但缺点是效率无法提升 ， 且可能会出现新的问题 。 1） 银与铜的熔点与硬度不同 ， 在高温情 形下会出现 脱银 、 铜氧化提高电阻 等现象 ， 所包裹的银的均匀性降低； 2） 丝网印刷工艺中球粉颗粒需要具有足够的过网性 ， 这就要求铜粉的直径小于 15微米 ， 加工成本 大幅增加； 3） 组件的质量可靠性与工艺的性能测试还有待验证 。 图表：包覆温度对银包铜粉性能影响图表：银包铜制备工艺流程 资料来源：《 PET薄膜用银包铜导电浆料的制备与性能分析》（连福奇等），《高导电片状银包铜粉的制备技术研究》（伍继君等），华西证券研究所整理 图表：不同粒径银包铜粉电阻率 8 1.3.银包铜 &铜电镀：电池工艺升级，少银或无银化趋势加强  铜金属化电极被认为是突破丝印技术瓶颈 ， 有助于改善载流子收集 ， 或是太阳电池金属化终极技术 。  优势： 1） 成本低 ， 铜的每单位成本仅为银的 1/100； 2） 在 HJT电池中 ， 丝网印刷工艺中使用的低温银浆成本高 ， 且低温银 浆由于烧结的温度低 ， 导致银颗粒之间空隙较大 ， 导致线电阻高以及电极的附着性降低 ， 但在铜电镀工艺中采用的电镀工艺 会使得电极内部紧密且均匀 ， 提高接触性能； 3） 铜电极具有线宽细 （ 可达 25μm） 以及高宽比更佳 、 线电阻低 （ 铜栅线电 阻率是 1.7Ω/m， 银浆的电阻率大约为 5-10Ω/m） 的特点 ， 电池损耗功率相较丝网印刷工艺更低 。 4） 与银包铜技术相比 ， 能够缓解因银 、 铜熔点不同造成的脱银 、 氧化铜等现象 。  劣势： 1） 工序历时时间长 ， 工艺流程更复杂； 2） 所需设备数量大幅增加 ， 设备成本高； 3） 增加环保成本 。  对比现在主流的光伏银浆 ， 电镀铜技术转换效率可以增加约 0.3%。 但 电镀铜路线目前处于最优工艺路径尚未确定 、 设备尚 无法定型的阶段 ， 我们预计 2024年电镀铜在 HJT产业链内有望量产 。 图表：丝网印刷和电镀电极有望实现比 资料来源：硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究（俞健等），华西证券研究所整理 图表： 常见金属与 TCO的 接触 电阻 对比 图表：丝网印刷和铜电镀电流对比 二、铜电镀：去银化趋势下的新选择 —工艺 &设备 9 10 2.1.铜电镀：主要工艺流程及设备  铜电镀是电池片电极金属化环节中降低成本 、 提高效率的重要技术 。  铜电镀工艺流程为： 1） 种子层制备： 具体工艺为镀种子层 ， 主要是增加铜镀层和透明导电薄膜之间的附着力 ， 防止电极脱 落； 2） 图形化： 具体工艺包括喷涂感光胶层 ， 曝光 、 显影 ， 显现出在感光胶上的图形； 3） 电镀： 这是金属化的一步 ， 将 电池片插在电解池中还原溶液中的铜离子为铜金属 ， 完成铜的沉淀； 4） 后处理： 主要包括去感光胶 、 刻蚀种子层 ， 镀焊接 层等流程 ， 前者主要采用清洗机对残留在表面的感光胶进行处理 ， 露出种子层 ， 并刻蚀种子层； 后者主要目的是通过 电镀锡 保护层 ， 防止铜氧化 ， 延长电池寿命 。 在铜电镀设备中 ， 曝光和电镀设备为两大核心设备 。 图表：铜电镀制备工艺流程 资料来源：《 2020年中国光伏技术发展报告 --晶体硅太阳电池研究进展》，华西证券研究所整理 图表：铜电镀主要设备 设备 作用 PVD • 应用于铜种子层的建立 贴膜机 +真空层压机 • 应用于覆盖掩膜，感光材料主要有干膜、光刻胶、湿膜油墨 曝光机 • 分为传统曝光设备和直接成像设备，主要厂商是芯碁微装 显影机 • 应用于显影，价值量不高，主要厂商为东威科技、芯碁微装 电镀机 • 应用于电镀，分为水平电镀和垂直电镀，主要厂商为捷得宝、太阳井、东威科技 退膜机 • 应用于后处理环节中的退膜，洗去剩余感光材料层，显露出种子层 化镀锡机 • 应用于后处理环节中的化镀锡，防止铜氧化，延长电池寿命 11  种子层的制备是为了改善铜金属电极和透明导电薄膜 （ TCO） 之间的粘附性以及电性能 ， 同时防止烧结后铜向硅内部的扩 散 。 种子层厚度约为 100nm。  种子层的制备材料：金属铜 （ Cu） 、 镍 （ Ni） 、 铜镍合金 、 钛 （ Ti） 、 钨 （ W） 。  所用材料需要具有不易氧化 、 低电阻率并与 TCO膜层接触好 、 耐电解液腐蚀 、 可被刻烛工艺腐蚀的特性 。 其中 ， 镍价格相 对便宜 ， 但铜具有更低的接触电阻 ， 而钛和钨价格高经济效益不高 。  种子层的制备方法：物理气相沉淀 （ PVD） 和化学气相沉淀 （ CVD） 、 喷涂 、 印刷等方法 。  由于 PVD方法技术门槛较低 ， 因此目前 PVD制备种子层为主流方法 ， 其中主要采取溅镀技术溅射金属层 。 在制备过程中 ， 种子层制备可与透明导电薄膜制备使用同一台 PVD设备 ， 或使用两台 PVD设备 ， 只需将靶材更换为金属铜 。  此外 ， 已有部分企业采取无种子层电镀方案 。 如 迈为股份采用低铟含量的 TCO工艺结合 SunDrive公司的铜电镀栅线 （ 栅线 宽度可达 9μm， 高度 7μm） ， 联合将低成本 HJT电池的转换效率提高至 25.94%。 图表： PVD镀种子层 资料来源： 硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究（俞健等） ，华西证券研究所整理 图表： HJT铜电极电池结构 2.2.1.铜电镀：种子层制备，通常采用 PVD设备 图表： 不同种子层对电池性能的影响 12  图形化是铜电镀工艺中核心环节之一 ， 包括喷涂感光胶层 ， 曝光 、 显 影 。  其中 ， 感光材料有： 1） 干膜材料； 2） 光刻胶； 3） 湿膜油墨 。 其精 度均满足铜电镀工艺要求 ， 材料的选取与使用的图形化工艺有关 。  干膜： 一种高分子材料 ， 通过紫外线照射后产生一种聚合反应 ， 形成 一种稳定的物质附着于板面 ， 达到阻挡电镀和蚀刻的功能 。 其优势在 于提高电镀的均匀性 ， 操作简单 ， 但设备成本较高 ， 工艺更为复杂 。  湿膜： 指对紫外线敏感 ， 并能够通过紫外线固化的感光油墨 。 优势在 于油墨的价格远低于干膜 ， 能够满足光伏行业量产的需求；且所需设 备数量少；所制备的铜栅线更窄 ， 可控性更强 。 劣势在于残余油墨不 太容易去除 ， 易影响电池电流密度 ， 目前也在不断改进中 。  光刻胶： 又称光致抗蚀剂 ， 是指通过紫外线 、 电子束 、 离子束 、 X射线 等照射 ， 其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料 。 根据显影原理可分 为正性光刻胶和负性光刻胶 ， 前者被曝光的区域溶于显影剂中 ， 在蚀 刻过程中光照区域被去除 ， 留下光线未照到区域；后者则相反 。  在传统掩膜工艺中 ， 常采用 湿膜 +曝光显影 结合 ， 主流技术为喷墨打印 、 丝网印刷 、 喷印刻槽等 。 若采用前两者技术 ， 可在喷涂感光材料的同 时直接印刷出图形 ， 工艺简单 ， 减少曝光显影步骤的成本；缺点在于 所生产的铜栅线具有上宽下窄的特点 ， 降低光照效率 。 若采用丝网印 刷工艺 ， 与金属化丝印设备相同 。 图表： 光刻胶原理图 资料来源： 《 化学增幅型光刻胶成膜树脂的合成及性能研究 》 （郑祥飞） ，华西证券研究所整理 2.2.2.铜电镀：图形化 —核心环节之一，工艺成熟但路线不一 13  曝光 、 显影环节主要是将图形转移至感光材料上 。  主流技术如下： 1） 普通掩膜光刻 +显影； 2） 激光直写 +显影； 3） 喷墨打印； 4） 激光开槽 。 其中 ， 激光直写式光刻技术是 目前光伏铜电镀领域最为主流的技术 ， 掩 膜光刻也有厂家在推进 。  普通掩膜光刻技术： 分为接近 、 接触式光刻 、 投影光刻 。 其中 ， 投影式光刻技术是通过掩膜板 ， 激光发射器发射一束光至镜 面 ， 再反射至掩膜板上 ， 掩膜板将初始设计的图形转移至感光材料上 ， 再进行铜电镀 。 该技术虽然能够生成比例更小 、 更精 细的图像 ， 但是成本过高 ， 实际应用仍未落地 。  激光直写技术： 无需掩膜版 ， 通过计算机控制的高精度光束将所涉及的图形投影至光刻胶基片表面 ， 直接进行扫描曝光 。 该 技术的精度满足铜电镀要求 ， 且可节约掩膜版的成本 。  激光开槽： 节约曝光显影步骤的成本 ， 技术壁垒较高 ， 难以控制开槽宽度 。 开槽过窄可能会导致槽形状不佳 ， 过宽会导致激 光能量过强容易损伤电池表面 ， 且对 TCO薄膜损失严重 ， 因此不适合 HJT电池使用 ， 但在 TOPCon/IBC电池中能够应用 。 图表： 掩膜版 光刻示意图 资料来源： 芯碁微装招股说明书 ，《激光开槽对 MWT+PERC单晶硅太阳电池性能影响的研究》（彭若莹等），华西证券研究所整理 图表： 直写光刻、接近 /接触式光刻以及投影式光刻对比 2.2.2.铜电镀：图形化 —核心环节之一，工艺成熟但路线不一 14  电镀也是铜电镀工艺中关键环节之一 。 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 , 是一种特殊的电解过程 。 铜电镀 设计方案包含要控制膜镀层厚度 、 镀层宽度 、 均匀性 、 药液配方 ， 工艺要求高 。  铜电镀的电解化学反应式为： 1） 阴极反应： Cu2++2e-→Cu ， 2H++2e-→H 2； 2） 阳极反应： Cu-2e-→Cu 2+， 4OH--4e- → 2H2O+O2。 具体原理为：将镀铜的基体材料作为阴极 ， 铜板作为阳极 ， 同时放置在电镀液中 ， 发生如上化学反应 ， 阳极 板生成的铜离子融入电镀液中 ， 并在阴极的基体材料上形成铜镀层与氢气 。  电镀方式主要包括 垂直升降式电镀 、 垂直连续电镀及水平电镀 等 。 电镀原理相同 ， 目前垂直电镀的工艺更为成熟 ， 但是产能 不足 。 水平电镀在垂直电镀基础上发展而来 ， 其优势： 1） 适应尺寸范围宽 ， 实现全部自动化作业 ， 实现规模化大生产极为 有利； 2） 工艺审查中不需要装夹位置 ， 增加实用面积 ， 节约原材料耗损； 3） 水平电镀采用计算机控制 ， 可保证电路板镀 层均一性； 4） 电镀槽清理 、 电镀液的更换添加实现自动化 。 但水平镀均匀性目前较差 。  目前东威科技已实现 8000片 /小时的光伏垂直镀铜设备的研发； 而罗博特科 业界首创新型异质结电池铜电镀装备技术方案有 别于上述现有技术方案 ， 重点解决了目前生产中产能低 、 运营成本高等核心问题 ， 已发往客户端验证 。 资料来源： 《浅谈电镀铜工艺及其添加剂的研究进展》（吴群英等） ， 万邦电路板厂官网， 华西证券研究所整理 图表：铜 电镀原理图 2.2.3.铜电镀：电镀铜 —核心环节之一，技术难点仍待突破 图表： 垂直电镀示意图 图表：水平 电镀示意图 三、光伏铜电镀工艺设备市场规模测算 15 16资料来源： CPIA，华西证券研究所 3.1.光伏行业景气度高涨，高效电池优势凸显 图表：全球装机量预测 图表：中国装机量预测 0 100 200 300 400 2022 2023 2024 2025 2027 2030 保守情况（ GW） 乐观情况（ GW） 0 20 40 60 80 100 120 140 2022 2023 2024 2025 2027 2030 保守情况（ GW） 乐观情况（ GW）  平价上网和 “ 双碳 ” 政策共驱光伏行业景气度高涨 。  2021年我国光伏新增装机量 54.88GW， 同比高增 13.9%， 其中 ， 分布式新增 29.28GW， 占比 53.4%。  根据 CPIA预测 ， 2022-2025年 ， 我国年均新增光伏装机将达到 83-99GW， 全球光伏年均新增装机将达 232-286GW， 光伏 行业预计景气度持续 。  目前 PERC技术效率提升瓶颈已现 ， 对高效电池片需求提升 。 TOPCon、 HJT高效电池片技术路线逐渐成熟 ， 且转换效率提 升空间大 ， 性价比优势逐渐显现 ， 已逐步进入大规模产业化阶段 ， IBC（ 或 HBC/TBC等 ） 、 钙钛矿 （ 叠层 ） 等技术也有望成 为明日之星 。 PERC TOPCon HJT 量产效率 22.5%-23.5% 23.5%-24% 24% 理论效率 24.5% 28.7% 钙钛矿叠层可达 27-29% 量产性 非常成熟 已可量产 已可量产 技术难度 容易 难度高 难度很高 工序步骤 10 12~13 4 与现有产线 兼容性 现有产线成 熟 可由 PERC产线升 级 完全不兼容 良率 98%-99% 94%左右 98%左右 设备成本 1.5-2亿元 2.3亿元左右 4亿元左右 目前问题 后续提效路 线不明朗 量产难度高，效 率提升空间可能 略低于 HJT 与现有设备不兼 容，设备投资成 本高 图表：电池片技术路线对比 17资料来源：芯碁微装，东威科技， CPIA，华西证券研究所测算 注：测算未考虑 TOPCon和 IBC电池对电镀铜设备需求  目前电镀铜投资额约为 1.5-2亿元 。 随着规模产业化 ， 设备产线投资额目标有望降低到 1-1.2亿元 。  目前图像化环节 PVD投资额约为 4000-5000万元 /GW， 曝光机设备约为 5000万元 、 电镀环节电镀机 5000万元 /GW（ 2-3 台 ） ， 其他设备有印刷机 、 清洗机等 。 ️  经过以下测算 ， 预计 2026年 HJT铜电镀设备市场规模达到 85.85亿元 ， 其中曝光机和镀铜设备市场规模分别为 27.47亿元和 30.05亿元 。 图表： HJT铜电镀设备市场空间预测 3.2.市场规模： 2026年光伏铜电镀设备预计达 86亿元 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 全球光伏年度新增装机规模（ GW） 130 170 202.5 240 270 300 350 容配比 1.26 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 电池片产量（ GW） 164 221 263 312 351 390 455 产能利用率 59% 60% 55% 55% 55% 53% 53% 全球电池片产能（ GW） 278 368 479 567 638 736 858 HJT占比 1% 2.0% 6.0% 13.0% 25.0% 40.0% 50.0% HJT产能（ GW） 3 7 29 74 160 294 429 HJT新增产能（ GW） 5 21 45 86 135 135 铜电镀渗透率 2% 5% 10% 15% 20% 铜电镀投资规模（ GW） 0.57 3.69 15.95 44.15 85.85 铜电镀设备成本（亿元 /GW） 1.8 1.5 1.3 1.1 1 铜电镀设备市场规模（亿元） 1.03 5.53 20.74 48.57 85.85 曝光机价值量（亿元 /GW） 5000 4500 4000 3500 3200 电镀铜价值量（亿元 /GW） 5000 5000 4500 4000 3500 曝光机市场规模（亿元 /GW） 0.29 1.66 6.38 15.45 27.47 电镀铜市场规模（亿元 /GW） 0.29 1.84 7.18 17.66 30.05 四、光伏铜 电镀产业进展及主要公司介绍 18 19 图表： HJT电池片生产设备企业铜电镀进展情况 资料来源： Wind，华西证券研究所 4.1.铜电镀产业化进展 —设备公司 设备 公司 产业链所处位置 主营业务 &铜电镀布局 钧石能源 （未上市） 中游设备厂商 --整线 公司 专业从事高效异质结太阳能电池技术研发并提供异质结整线设备及服务，具有量产经验 。 公司较早布局了 铜电极的 水平电镀 设备，并申请了专利 迈为 股份 中游设备厂商 --整线 公司具备 异质结高效电池整线设备，具有量产经验 。 铜电镀这个路径现在有 4个技术难点，目前迈为攻克了一半多，争取在 23年上半年有一条中试线在客户端运行起来。迈为表示对铜电镀和银包铜是持中立态度 捷佳伟创 中游设备厂商 --整线 公司已开发出节省银浆的印刷方案， 同时也在电镀铜等技术上进行布局研发 太阳井 （未上市） 中游设备厂商 --铜电镀 公司致力于研发、生产 HJT电池铜制程整套解决方案。 公司先后获得光伏行业龙头企业通威股份的两轮战略投 资。公司铜电镀已经过多年研发的验证。可实现在不同电池结构上实现电镀镍、铜、锡、银的金属化工艺。 2022年 2月完成全球首创异质结铜互联装备交付 芯碁微装 中游设备厂商 --图形化 公司已经与下游知名电池片厂商进行了技术探讨，并计划扩大直写光刻设备产品的生产规模 帝尔激光 中游设备厂商 --图形化 公司是光伏激光设备龙头。 激光开槽设备已获客户量产订单 苏大维格 中游设备厂商 --图形化 公司 是国内领先的微纳结构产品制造和技术服务商，深耕图形化和光刻技术 。 公司 激光直写设备 具备一定优势。 天准科技 中游设备厂商 --图形化 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网联方案等。 基于核心技术已推出 LDI设备 ，产能效率高，并多次获海外客户复购订单 东威科技 中游设备厂商 --铜电镀 公司是 PCB电镀设备龙头。 公司第二代光伏镀铜设备在均匀性、破片率等重要指标均已符合厂商的要求，下游 厂商也已签署了验收确认单，公司也已确认收入。目前光伏 垂直铜电镀设备 光伏镀铜第三代产品（ 8000 片 / 小时 ）预计 2023年上半年发货至客户处、验收合格后量产 捷得宝 中游设备厂商 --铜电镀 公司致力开发铜栅线制程， 着重在掩膜、光刻及 水平电镀 工艺，目前在中国台湾已有研发中试线， 稳定为国 内外客户进行铜栅线试产；公司预计 2023年初可于国内实现中试线设置，年中可交付每小时产能达 7500片的 量产设备，与目前 HJT电池银印刷设备之产能相当 罗博特科 中游设备厂商 --铜电镀 公司主营“新能源 +泛半导体”双主业。 铜电镀设备 内部测试已完成，已发往客户端验证 20 图表：部分 HJT太阳能电池片生产企业铜电镀布局情况 资料来源： Wind， 各公司官网，华西 证券研究所 4.1.铜电镀产业化进展 —电池片公司 相关公司 产业链所处位置 主营业务等公司介绍 华晟 新能源 电池生产商 专注于 HJT电池、组件开发应用和产品规模化生产， 且同时布局了单面微晶、双面微晶、 HBC、 铜电镀和异质结 -钙钛矿叠层电池等技术的研发 国电投新能源 电池生产商 持续布局高效铜栅线异质结光伏电池（ C-HJT电池）量产技术，并于东威科技、罗博特科签订战略合作协议 天合光能 电池生产商 公司有研发储备电镀铜技术 东方日升 电池生产商 主要从事光伏并网发电系统、光伏独立供电系统、太阳能电池片、组件等的研发、生产和销售 隆基绿能 电池生产商 自主研发 HJT电池转换效率 26.81%，打破全球各个电池技术路线的最高效率记录，并 积极验证新工艺 海源复材 电池生产商 主营业务包括复合材料轻量化、机械装备及光伏业务 。 21年 11月，公司与苏州捷得宝签署了 《 设备买卖框架合 同 》 ，双方计划共同完成 5GW高效异质结电池产能建置项目，公司拟先行采购 1GW（含单面微晶及铜电镀工艺） 异质结电池设备做为第一期项目推进使用。目前 从中试的情况来看，海源复材在电镀铜技术已趋于成熟，降本增效 比较明显， 2023具备产业化， 2024年开始形成规模化产能 爱旭股份 电池生产商 主营业务为太阳能晶硅电池的研发、生产和销售。 2022年 6月正式推出了基于 ABC电池的“黑洞”系列组件及整体解决方案服务， 开创性地采用了无银化技术。 爱康科技 电池生产商 公司从 18、 19年开始研发电镀铜，目前最大的问题是工艺整合，目前已形成一定的雏形 通威股份 电池生产商 主营上游高纯晶硅生产、中游高效太阳能电池片生产、终端光伏电站建设，已形成完整光伏新能源产业链条。 公司始终保持着前沿技术的跟进、研究和开发 金刚光伏 电池生产商 银包铜已经完成小批量试产，等待可靠性验证结果。铜电镀暂无计划 宝馨科技 电池生产商 公司在光伏领域的业务范畴主要包括光伏电池湿法设备（主要为清洗制绒设备及铜电镀设备）、 HJT光伏电池及组 件产品，以及异质结 -钙钛矿叠层电池的开发。公司铜电镀技术及设备目前已完成中试供货，同时正在量产化研发 设计中  HJT太阳能电池片布局铜电镀一海源复材 、 华晟 、 通威 、 爱旭 、 宝馨科技等公司为代表 。 21  简介： 公司主营半导体无掩模光刻设备 、 检测设备 、 高端 PCB专用激光直写成像设备 （ LDI） 、 显示领域 OLED光刻设备 ， 荣获国家高新技术企业 、 市创新企业 、 科技小巨人等称号 ， 并拥有 100多项技术专利 。 公司产品已获半导体 、 PCB、 显示领 域头部客户的认可 ， 包括 辰显 光电 、 健鼎科技 、 兴森科技等并出口海外 。 2018年至今 ， 公司快速成长 ， 业绩持续高增 。  直写光刻设备技术领先： 公司为国内直写光刻设备领先企业 ， 直写光刻技术不断突破 ， 已将应用于 PCB线路层曝光的直写光 刻设备曝光精度 （ 最小线宽 ） 由 8μm提升至 6μm， PCB阻焊层曝光精度 （ 最小线宽 ） 由 75/150μm提升至 40/70μm， 与此 同时公司直写光刻设备产能效率也不断提升 ， 客户的单位产品使用成本不断下降 。  公司定增项目将拓展新能源光伏领域的产业化应用： 在新能源光伏领域 ， 公司已经与下游知名电池片厂商进行了技术探讨 。 根据公司定增预案 ， 公司预计投资 3.18亿元 ， 建设现代化的直写光刻设备生产基地 ， 深化拓展直写光刻设备在新型显示 、 PCB阻焊层 、 引线框架以及新能源光伏等新应用领域的产业化应用 ， 预计达产后将形成年产 210（ 台 /套 ） 直写光刻设备产 品的生产规模 。 资料来源：芯碁微装官网 ，芯碁微装定增预案， 华西证券研究所整理 4.2.1.芯碁微装： 直写光刻设备龙头，曝光显影设备优势显著 图表： 芯碁微装光刻设备 0% 100% 200% 0 2 4 6 2018 2019 2020 2021 2022Q1-3 营收（亿元，左轴） 归母净利（亿元，左轴） 营收 YoY（右轴） 归母净利 YoY（右轴） 图表： 芯碁微装 业绩保持高增 直接光刻技术 22  简介： 公司 是垂直连续电镀设备龙头 ， 下游应用领域如锂电复合铜箔 、 光伏电镀铜持续开拓 。 此外 ， 公司加大配套设备研发 生产 ， 如 PCB水平除胶化铜 &垂直连续电镀设备 、 复合铜箔 PVD设备等 。 2018年至今 ， 公司快速成长 ， 业绩持续高增 。 另 外 ， 公司近期与国电投达成铜栅线异质结电池垂直连续电镀解决方案战略合作框架协议 ， 推动铜电镀工艺产业化进程 。  光伏设备有望推向市场 ：公司现有垂直式电镀铜设备保持投产使用 ， 第二代设备洽谈中 ， 速率可达 7000片以上 /小时 ， 大幅 降低成本 ， 助力光伏铜电镀快速产业化 。 现已推出光伏第三代垂直连续硅片电镀设备 ， 设备速度达 8000片 /小时 ， 硅片厚度 可满足 100μm-180μm， 电镀均匀性 R≤10%， 破片率＜ 1%， 实现产能效率进一步提升 ， 预计 2023年出货 。  新能源设备订单持续高增 ：公司现有水平式新能源电镀设备 ， 是国内唯一量产公司 。 2022年新能源 （ 复合铜箔 ） 设备在手 订单已达 30亿元以上 。 根据公司公告 ， 水电镀及其配套设备 （ PVD设备 2022年已实现交货 ） 今年将开始大规模交货 。 4.2.2. 东威科技 —电镀设备龙头，布局锂电和光伏镀铜设备 图表：东威科技 水平式电镀设备 图表：东威科技光伏镀铜设备 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 2 4 6 8 10 12 2018 2019 2020 2021 2022E 营收（亿元，左轴） 归母净利（亿元，左轴） 营收 YoY（右轴） 归母净利 YoY（右轴） 图表：东威科技业绩保持高增 资料来源：东威科技官网 ， Wind， 华西证券研究所整理 23  简介： 公司目前在光伏电池片领域的自动化技术方面已处于行业领先地位 ， 其铜电镀设备主要有垂直升降式电镀 、 水平电镀 及 有别于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的电镀设备 。 另外 ， 公司近期与国电投新 能源签订框架协议 ， 将就铜栅线异质结电池 VDI电镀技术的解决方案展开合作 。  公司垂直升降式电镀特征： 1） 独特夹具设计； 2） 具有高沉积速率以及良好的均匀性； 3） 具有大产能 ， 约 5000片 /小时 。  公司水平电镀特征 ： 1） 其先进的传输设计确保设备具有高稳定性； 2） 具有高沉积速率以及良好的均匀性； 3） 具有大产能 ， 约 5000片 /小时； 4） 维护界面友好 ， 减少宕机时间 。  光伏铜电镀设备进展顺利： 2022年公司加大对铜电镀设备的研发投入 ， 致力于该业务尽早实现量产化 。 此外 ， 公司于 2022 年 12月完成了业界首创新型异质结电池铜电镀装备交付 ， 本次向合作客户交付的异质结电池铜电镀设备是基于公司独创的 量产型方案研发的全新模块化设备 。 该技术方案有别于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 ， 该方案重点解决了目前生产中产能低 、 运营成本高等核心问题 。 资料来源：罗博特科官网 ， Wind， 华西证券研究所整理 图表：罗博特科垂直升降式 电镀设备 4.2.3.罗博特科： 自动化设备龙头，铜电镀设备研发进展顺利 图表：罗博特科水平电镀设备 -240% -180% -120% -60% 0% 60% 120% -2 0 2 4 6 8 10 12 2018 2019 2020 2021 2022E 营收（亿元，左轴）