1、技術(shù)方案多元化

電鍍應(yīng)用廣泛，光伏方案多元化

電鍍技術(shù)應(yīng)用廣泛。電鍍技術(shù)是現(xiàn)代微電子制造中的重要技術(shù)，廣泛應(yīng)用于PCB制造、IC封裝等領(lǐng)域，基本原理是利用化學(xué) 電解原理，在特定金屬表面鍍上一層特定的金屬或合金，以水平電鍍?yōu)槔帢O電鍍刷與基片接觸、形成電鍍體系的陰極， 陽(yáng)極件設(shè)置于電解槽的電解液中。 圖形化和電鍍是核心環(huán)節(jié)。光伏銅電鍍技術(shù)主要工序包括種子層制備、圖形化、電鍍、后處理等四大環(huán)節(jié)，其中圖形化和電 鍍是核心環(huán)節(jié)，目前各環(huán)節(jié)均存在多種技術(shù)路線。

種子層：整面種子層是目前主流

整面種子層是目前主流方案。種子層的主要作用是提升鍍層與TCO間的附著性和導(dǎo)電性，常見(jiàn)材料包括銅、鎳、銅鎳合金等， 制備方法包括濺射（目前主流）、蒸鍍、PECVD等，工藝路徑包括整面種子層（目前主流）、局部種子層、無(wú)種子層等。局部種子層步驟簡(jiǎn)潔、廢液較少。太陽(yáng)井于2018年1月申請(qǐng)專(zhuān)利，在TCO上面部分區(qū)域形成金屬種子層（優(yōu)選濺射法），并 在金屬種子層兩側(cè)形成圖形化掩膜，該方法在保證電鍍金屬與TCO之間高吸附力的前提下，省去種子層蝕刻步驟，能夠緩解 對(duì)TCO的蝕刻作用，也能減少?gòu)U液排放。

種子層：無(wú)種子層降本優(yōu)勢(shì)顯著

無(wú)種子層目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。根據(jù)邁為股份公眾號(hào)，邁為股份和SunDrive自2021年起合作研發(fā)HJT電池，采用無(wú)種子 層方案，2022年9月雙方聯(lián)合開(kāi)發(fā)的無(wú)銀HJT電池轉(zhuǎn)換效率攀升至26.41%，2023年6月雙方聯(lián)合開(kāi)發(fā)的銅電鍍HJT電池轉(zhuǎn)換 效率攀升至26.60%，以上均為采用可量產(chǎn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。無(wú)種子層包括通電還原、化學(xué)鍍等多種方案，能夠節(jié)省設(shè)備、 材料及刻蝕成本，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，量產(chǎn)中的拉力控制較大。

根據(jù)邁為股份專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)（20230207），其HJT銅制程電池（無(wú)種子層）制備流程主要包括PVD沉積ITO->ITO上制作掩 膜層->圖形化開(kāi)口->粗化/預(yù)浸/鈀活化（暗黑環(huán)境下）->預(yù)鍍->去氧化->電鍍銅->退膜->化學(xué)鍍錫，傳統(tǒng)HJT銅制程電池 （有種子層）制備流程主要包括PVD沉積ITO-> PVD沉積銅種子層 -> ITO上制作掩膜層->圖形化開(kāi)口->電鍍銅->退膜- >去除種子層（化學(xué)刻蝕）->化學(xué)鍍錫；性能測(cè)試對(duì)比發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)有種子層工藝中，銅柵線電鍍寬度為30.70μm，然而受到 銅刻蝕中的刻蝕因子及藥水表面張力等影響，銅柵線底部實(shí)際遮光線寬約47.66μm，無(wú)效線寬約17μm、占比超過(guò)50%， 相比，該無(wú)種子層工藝中，無(wú)效區(qū)域占比低于10%，因此除了降本、環(huán)保等潛在優(yōu)勢(shì)，無(wú)種子層還能縮小柵線寬度和實(shí)際光 照間的差距。

圖形化：直寫(xiě)光刻有望率先放量

分辨率、套刻精度和產(chǎn)率是***的主要性能指標(biāo)。核心設(shè)備是***，性能指標(biāo)主要包括分辨率（圖形轉(zhuǎn)移的微細(xì)化 程度）、套刻精度（圖形轉(zhuǎn)移的位置準(zhǔn)確度）和產(chǎn)率（圖形轉(zhuǎn)移的速度），其中分辨率直接受限于投影物鏡的數(shù)值孔徑和 曝光光源的波長(zhǎng)，套刻精度主要受限于對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量精度和工件臺(tái)/掩模臺(tái)的定位精度，產(chǎn)率則與光源功率、曝光場(chǎng)大 小、工件臺(tái)步進(jìn)速度等因素有關(guān)。

銅電鍍產(chǎn)業(yè)化初期，硅片尺寸、柵線方案易變，掩膜板開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，受益圖案編輯速度優(yōu)勢(shì)，直寫(xiě)光刻產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)先有 望率先放量。精度方面，光伏應(yīng)用精度要求遠(yuǎn)低于半導(dǎo)體，直寫(xiě)光刻與掩膜光刻均能滿足；節(jié)拍方面，直寫(xiě)光刻與掩膜 光刻均有提速方式，以滿足光伏生產(chǎn)節(jié)拍需求；長(zhǎng)期重點(diǎn)關(guān)注兩者降本進(jìn)度。

圖形化：掩膜光刻研制加速

蘇大維格投影掃描設(shè)備已搭建完成。半導(dǎo)體領(lǐng)域的主流光刻技術(shù)，根據(jù)掩膜板與基片間距可分為接觸式/接近式掩膜、投影 式掩膜，其中投影式掩膜通過(guò)投影原理，在相同尺寸掩膜板的前提下獲得更小比例的圖像，在最小線寬、對(duì)位精度等指標(biāo) 上具備優(yōu)勢(shì)，適用于中高端IC前道制造、先進(jìn)IC后道封裝等領(lǐng)域。光伏銅電鍍領(lǐng)域，目前接觸式/接近式掩膜、投影式掩膜 均有應(yīng)用。2023年7月，蘇大維格自行研發(fā)的高速低成本投影掃描光刻設(shè)備已順利搭建完成，正在與下游客戶做相關(guān)驗(yàn)證 工作。

圖形化：油墨已成為主流

曝光質(zhì)量取決于紫外光傳遞到感光材料的能量均勻性，因?yàn)槠毓馐且环N紫外光能量的傳遞過(guò)程，所有會(huì)吸收能量的潛在介質(zhì) 都是影響因素，主要是光源、鏡頭和感光材料。同時(shí)，柵線寬度主要取決于曝光設(shè)備和感光材料。受益于半導(dǎo)體***發(fā)展 成熟，技術(shù)遷移至光伏應(yīng)用后，光源和鏡頭對(duì)曝光質(zhì)量的影響、曝光設(shè)備對(duì)柵線寬度的影響均相對(duì)有限，因此感光材料是銅 電鍍柵線寬度和均勻性的重要影響因素。感光油墨成本優(yōu)勢(shì)顯著，兼容多種曝光方案，現(xiàn)已成為銅電鍍主流感光材料。光伏 油墨和PCB油墨在宏觀材料維度具備相似性，主要差異在于加工界面，光伏油墨需要在金字塔絨面實(shí)現(xiàn)良好涂覆，需要增加 調(diào)控成分以改善界面粘性，同時(shí)兼顧光伏低成本要求。2023年5月，廣信材料與海源復(fù)材、芯碁微裝在上海SNEC會(huì)場(chǎng)簽署 《高效率低成本N型電池銅電鍍金屬化技術(shù)戰(zhàn)略合作協(xié)議》，廣信材料光伏感光膠研制順利，目前正與多家企業(yè)對(duì)接、送測(cè)。

圖形化：噴墨打印降本環(huán)保優(yōu)勢(shì)顯著

帝爾激光HJT圖形化工藝正在研發(fā)。對(duì)工藝精準(zhǔn)性的要求較高，開(kāi)槽需要精細(xì)、無(wú)損，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)后續(xù)銅離子的較好吸附， 對(duì)激光設(shè)備提出較高要求。根據(jù)帝爾激光公告，公司研制的激光高精超細(xì)圖形化設(shè)備已應(yīng)用于TOPCon/XBC量產(chǎn)工藝，目 前已有量產(chǎn)訂單交付，HJT圖形化工藝正在研發(fā)。

噴墨打印具備降本、環(huán)保優(yōu)勢(shì)，設(shè)備方案有待成熟。噴墨打印是一種增材制造技術(shù)，在材料用量、生產(chǎn)效率、環(huán)境影響及生 產(chǎn)成本等方面具備優(yōu)勢(shì)，根據(jù)墨水類(lèi)型可直接沉積數(shù)十納米到數(shù)十微米厚的圖案。根據(jù)Meyer Burger公眾號(hào)，以PCB為例， 相較傳統(tǒng)光刻技術(shù)，噴墨打印技術(shù)可節(jié)約高達(dá)50%的阻焊油墨、減少80%以上的化學(xué)廢棄物和用水量，且無(wú)需使用任何化學(xué) 顯影劑，主要設(shè)備從3臺(tái)（涂膠/曝光/顯影）縮減至1臺(tái)（噴墨打印），能耗至少能降低60%。光伏銅電鍍領(lǐng)域，噴墨打印方 案同樣具有環(huán)保、降本等潛在優(yōu)勢(shì)，然而打印頭、定位系統(tǒng)等核心零部件的成熟度有限，工藝穩(wěn)定性及打印效率有待提升， 另外油墨配方存在附著力、固化及擴(kuò)散（噴射后）等諸多挑戰(zhàn)。

電鍍：化學(xué)方案加速細(xì)節(jié)優(yōu)化

化學(xué)方案：鍍液配方包括主鹽、配位劑和輔助鹽、添加劑等，其中主鹽（硫酸銅）是電鍍液中最主要的成分，是溶液中 銅離子的主要來(lái)源，微量添加劑不會(huì)明顯改變?nèi)芤弘娦裕瑓s能顯著改善鍍層性能。雖然電鍍液的基本組成差異不大，具 體電鍍方案的添加劑配方、鍍液整體配比存在較大調(diào)整空間。光伏電鍍和傳統(tǒng)電鍍的鍍液配方并無(wú)本質(zhì)差異，PCB行業(yè) 鍍液種類(lèi)多元，可借鑒方案豐富，產(chǎn)業(yè)化初期各家方案正加速細(xì)節(jié)優(yōu)化。

電鍍：傳輸時(shí)間成為產(chǎn)能重要影響因素

機(jī)械方案不僅影響良率、占地面積，也會(huì)影響電鍍產(chǎn)能。我們將電鍍產(chǎn)能換算成單一硅片電鍍耗時(shí)，主要包括電鍍時(shí)間和傳 輸時(shí)間兩大部分。 （1）電鍍時(shí)間：根據(jù)鍍層厚度計(jì)算公式，假設(shè)鍍層厚度、電化當(dāng)量、電流效率和金屬密度固定，提升電流密度能夠縮短電鍍 時(shí)間，然而電流密度存在最佳范圍，即電鍍時(shí)間降低空間有限；假設(shè)電流密度已達(dá)上限，且電化當(dāng)量、電流效率、金屬密度固 定，降低鍍層厚度能夠縮短電解時(shí)間，然而柵線高寬比受限于設(shè)備及材料方案，若要改變鍍層厚度，柵線寬度也要調(diào)整，將對(duì) 電鍍液的流動(dòng)性和分散性提出新的要求，同時(shí)柵線變窄需要調(diào)整油墨配方及曝光方案，因此鍍層減薄是項(xiàng)系統(tǒng)性工程，進(jìn)而電 鍍時(shí)間縮短受阻；綜上，縮短電鍍時(shí)間涉及較多變量，隨著電力方案、化學(xué)方案逐步趨穩(wěn)，電鍍時(shí)間的提產(chǎn)作用逐步下降。 （2）傳輸時(shí)間：不同機(jī)械方案中，硅片受力情況存在差異，為了保證產(chǎn)品良率，運(yùn)輸速度存在差異，同時(shí)考慮到通道排列、 設(shè)備長(zhǎng)度不同，傳輸時(shí)間已成為電鍍產(chǎn)能的重要影響因素。

2、產(chǎn)業(yè)合作加強(qiáng)，中試驗(yàn)證加速

2024年有望進(jìn)入小批量量產(chǎn)階段

2023H2起中試驗(yàn)證加速，2024年有望進(jìn)入小批量量產(chǎn)階段。光伏銅電鍍技術(shù)需要在其他電鍍技術(shù)基礎(chǔ)上二次開(kāi)發(fā)，難點(diǎn)在 于單個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備、材料和工藝的匹配，以及前后環(huán)節(jié)的匹配，鑒于整線設(shè)備及材料種類(lèi)較多，量產(chǎn)工藝整合難度較大。目 前通威股份（太陽(yáng)井）、海源復(fù)材、國(guó)電投等企業(yè)采取不同技術(shù)方案，2022年產(chǎn)業(yè)鏈合作有限，并無(wú)一家企業(yè)完全跑通所有 環(huán)節(jié)，2023H1起產(chǎn)業(yè)鏈合作加強(qiáng)，2023H2起中試驗(yàn)證有望加速，2024年有望進(jìn)入小批量量產(chǎn)階段。

2023年8月，太陽(yáng)井與客戶簽署GW級(jí)異質(zhì)結(jié)銅電鍍技術(shù)框架合作協(xié)議，雙方具體約定前期中試線合作項(xiàng)目部分指標(biāo)的進(jìn)一 步提升標(biāo)準(zhǔn)，以及指標(biāo)按期達(dá)成前提下，太陽(yáng)井為客戶擬提供GW級(jí)銅電鍍整線的具體工序設(shè)備清單與設(shè)備參數(shù)要求，同時(shí) 約定設(shè)備到貨安裝完成后的階段爬坡指標(biāo)。

成本、產(chǎn)能、良率有待優(yōu)化

目前業(yè)內(nèi)部分中試線逐步成熟，相關(guān)項(xiàng)目其實(shí)已具備投產(chǎn)條件，然而成本、產(chǎn)能及良率等指標(biāo)有待優(yōu)化。長(zhǎng)期來(lái)看，根據(jù)海 源復(fù)材公眾號(hào)，相比絲印銀漿工藝，銅電鍍電池預(yù)計(jì)降本6-8分/W、提效0.3%-0.5%，銀價(jià)波動(dòng)壓力下，看好銅電鍍長(zhǎng)期 發(fā)展空間。 成本：目前設(shè)備及材料成本較高，設(shè)備降本涉及生產(chǎn)規(guī)模、商務(wù)談判等因素，產(chǎn)能提升或?qū)⒊蔀殚g接方式；掩膜材料、電鍍 液、顯影液等耗材成本較高，其中油墨相比干膜更具經(jīng)濟(jì)性，油墨降本方面，材料供應(yīng)商需要規(guī)模化生產(chǎn)、工藝優(yōu)化，電池 生產(chǎn)企業(yè)需要優(yōu)化材料體系及曝光方式，進(jìn)而改善柵線高寬比，量產(chǎn)階段材料降本有望加速。 產(chǎn)能：圖形化方面，除了設(shè)備節(jié)拍，油墨烘干會(huì)占用時(shí)間、影響產(chǎn)能，需要優(yōu)化油墨材料體系和干燥條件；電鍍環(huán)節(jié)，增加 電流密度是電鍍提速的重要方式；此外，中試階段各環(huán)節(jié)產(chǎn)能均在提升，產(chǎn)能匹配問(wèn)題有待解決。 良率：良率包括碎片率、外觀良率，中試階段碎片率持續(xù)降低，外觀良率有待進(jìn)一步優(yōu)化。

審核編輯：劉清