铜电镀相较银浆丝网印刷,优势主要在两方面:降本与提效。1)降本:在自然界中,金属导电性由高到低分别是银、铜、金、铝、镍、铁,但银属于贵金属,价格较高,不适合做导线,若采用其做导线,将拉高生产成本,因此在光伏电池片中,无论是使用高温银浆还是低温银浆,银浆成本高昂是产业规模化痛点,铜作为贱金属,若能替代银,降本问题基本迎刃而解。2)效率提升:金属银导电性强于金属铜,但银浆属于混合流动胶体,导电性较纯铜的铜栅线弱,线宽可以做到更细的铜栅线发电效率也更高。电镀铜工艺简单,易于操作和维护,可以在短时间内完成高质量的表面处理。北京光伏电池电镀铜丝网印刷

电镀铜工艺短期将主要应用HJT和XBC电池领域,后续有望逐步向TOPCon电池导入。HJT电池利用本征非晶硅层将衬底与两侧掺杂非晶硅层完全隔开,通过高效钝化提升效率。光伏电镀铜基本可以分为水平电镀铜、VCP垂直电镀铜、龙门线电镀铜,电镀铜后采用的表面处理方式业界存在多种路线。主要工艺流程控制和添加剂在线路板行业使用时间久远技术已经成熟。电镀铜+电镀锡、电镀铜+化学沉锡、电镀铜+化学沉银几种路线。铜电镀工艺发展优势明显,较银浆丝网印刷具备更低的银浆成本、更优的导电性能、更好的塑性和高宽比,有望替代高银耗的丝网印刷技术,进一步提高电池效率和降低银浆成本,助力HJT和XBC电池降本增效和规模化发展。江苏光伏电池电镀铜设备价格电镀铜工序包括电镀环节。
光伏电镀铜优势在于可助力电池提效0.3-0.5%+,进而提高组件功率。我们预计银包铜+0BB/NBB工艺或是短期内HJT电池量产化的主要降本路径,随着未来银含量30%银包铜浆料的导入,浆料成本有望降至约3分/W,HJT电池金属化成本或降至5分/W左右。电镀铜工艺有望于2023-2024年加快中试,并于2024年逐步导入量产。随着工艺经济性持续优化,电镀铜HJT电池的金属化成本有望降至5-6分/W左右,叠加考虑0BB/NBB对应组件封装/检测成本提升,而电镀铜可提升效率约0.5%+,电镀铜优势逐渐强化,有望成为光伏电池无银化的解决方案。
铜电镀与传统丝网印刷的差异主要在TCO膜制备工序之后,前两道的工艺制绒与PVD溅射未变:传统异质结产线在TCO膜制备之后采用银浆印刷和烧结,而铜电镀则把银浆丝网印刷替换成制备铜栅线的图形化和金属化两大工序。图形化工艺:PVD(气相沉积法)设备在硅片TCO表面溅射一层100nm的铜种子层,使用石蜡或油墨印刷机(掩膜一体机)的湿膜法制作掩膜/喷涂感光胶,印刷、烘干后经过曝光机曝光处理后,将感光胶或光刻胶上的图形显影。金属化工艺:特定图形的铜沉积(电镀铜),然后使用不同的抗氧化方法进行处理(电镀锌或使用抗氧化剂制作保护层),除去之前的掩膜/感光胶,刻蚀去除多余铜种子层,避免电镀铜在种子层腐蚀过程中引入缺陷,露出原本的TCO,其后再进行表面处理,至此形成完整的铜电镀工序。整个过程使用的主要设备是电镀设备。电镀铜技术不断发展,为未来科技和绿色可持续发展提供了强有力的支持。
电镀铜设备工艺的光伏电池片产能:当前PERC生产成本相对较低,且由于具备更高效率的N型电池,如TOPCon、HJT、IBC出现,我们认为未来PERC电池会被逐步替代,PERC电池不具有采用电镀铜工艺的必要性。N型电池作为新技术路线,降本是其规模化发展逻辑,电镀铜工艺作为降本增效的技术,为其降本可选技术路线之一。根据CPIA对各类电池技术市场占比变化趋势的预测,我们计算得出2022年到2030年,适用电镀铜工艺的全球N型电池(TOPCon、HJT、IBC)产能自13.87GW增长至504.28GW。电镀铜设备是实现金属化的重点,各家纷纷布局主要电镀设备有龙门电镀线、水平电镀线、VCP垂直连续电镀线。南京电镀铜设备
无种子层直接铜电镀工艺。北京光伏电池电镀铜丝网印刷
银浆成本高有四大降本路径,两大方向。一是减少高价低温银浆用量,例如多主栅(MBB)、激光转印;二是减少银粉的用量,使用贱金属替代部分银粉,例如银包铜、电镀铜。铜电镀是一种非接触式的电极金属化技术,在基体金属表面通过电解方法沉积金属铜制作铜栅线,收集光伏效应产生的载流子。为解决电镀铜与透明导电薄膜(TCO)之间的接触与附着性问题,需先使用PVD设备镀一层极薄的铜种子层(100nm),衔接前序的TCO和后序的电镀铜,种子层制备后还需对其进行快速烧结处理,以进一步强化附着力。同时,铜种子层作为后续电镀铜的势垒层,可防止铜向硅内部扩散。北京光伏电池电镀铜丝网印刷