成本昂貴是制約HJT電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的主要原因之一。其中，銀漿成本約占HJT非硅成本的50%。
光伏銅電鍍是利用電鍍的方式在透明導(dǎo)電薄膜（TCO）上沉積金屬銅的電極制備工藝。用電鍍銅柵線來(lái)代替絲網(wǎng)印刷銀柵線，可達(dá)到大幅降低銀漿耗量的目的，當(dāng)前被視為HJT電池降本增效的主要路徑之一。
(資料圖片僅供參考)
近日隨著通威基本驗(yàn)收太陽(yáng)井200MW中試線及國(guó)電投驗(yàn)證羅博特科600MW設(shè)備，電鍍銅產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)加速跡象。華泰證券認(rèn)為，電鍍銅產(chǎn)業(yè)化后成本有望大降，疊加其較銀漿可將光電轉(zhuǎn)換效率提升0.3%-0.5%從而攤薄全鏈生產(chǎn)成本，電鍍銅有望成為HJT降本增效的終局技術(shù)。
電鍍銅技術(shù)已歷經(jīng)近20年發(fā)展
早在2004年，美國(guó)SunPower公司就在Maxeon系列的IBC電池上采用了電鍍銅技術(shù)。
2009年，無(wú)錫尚德推出Pluto計(jì)劃，即冥王星計(jì)劃項(xiàng)目。
據(jù)悉，Pluto技術(shù)采用真空蒸鍍柵線后再加以電鍍，提升均勻性及高寬比，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)19%，并進(jìn)行了量產(chǎn)。與傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)相比，采用Pluto技術(shù)的電池正面電極更窄，可以減少陽(yáng)光的遮擋并減少與硅片的接觸面積，進(jìn)而將電池的功率輸出提高了近12%。
據(jù)某光伏企業(yè)技術(shù)研究所副總工程師介紹，Pluto電池組件當(dāng)時(shí)曾應(yīng)用在西藏的一個(gè)電站中，出貨量約為幾十瓦。但是，電站發(fā)電效率從第三個(gè)月開(kāi)始迅速下降，第四個(gè)月就衰減到只有50%左右，冥王星計(jì)劃因此停擺。
2010年-2021年，電鍍銅的技術(shù)研發(fā)一直在繼續(xù)。
其間在2011年11月，日本Kaneka公司和比利時(shí)IMEC微電子研究中心在第21屆國(guó)際光伏科學(xué)和工程大會(huì)上展示了無(wú)銀HJT電池，通過(guò)電鍍銅連接6英寸硅基板的透明導(dǎo)電氧化層，轉(zhuǎn)換效率超過(guò)21%；2015年11月，Kaneka公司宣布電鍍銅HJT效率創(chuàng)紀(jì)錄達(dá)25.1%。
2018年，國(guó)電投建立兆瓦級(jí)電鍍銅柵線HJT電池中試線，2021年轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.5%。
2022年，隨著N型電池組件占比逐漸提升，電鍍銅迎來(lái)了廣闊發(fā)展空間。
N型電池技術(shù)中產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快的是TOPCon和HJT，二者在制作過(guò)程中都需要消耗雙倍的銀漿量。其中，HJT使用的低溫銀漿價(jià)格較常規(guī)的高溫銀漿更高，這使得HJT的市場(chǎng)份額被TOPCon反超。HJT要想在N型電池領(lǐng)域和TOPCon并駕齊驅(qū)甚至成為主流，亟需通過(guò)電鍍銅等技術(shù)進(jìn)一步降本增效。
電鍍銅具多重優(yōu)勢(shì)，HJT降本增效終局技術(shù)？
相較于傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，電鍍銅的導(dǎo)電能力更強(qiáng)、柵線形貌更好且柵線寬度更細(xì)，而且成本相對(duì)較低。
導(dǎo)電能力方面，首先，純銅的電阻率顯著低于低溫銀漿。電鍍銅工藝制備的銅電極為純銅，銅金屬化電極電阻率為1.7Ω?m；而低溫銀漿是銀粉和有機(jī)物等的混合物，并且受HJT電池工藝溫度的影響，低溫銀漿電阻率高達(dá)6~10Ω?m
其次，銅柵線與TCO的接觸電阻低于純銀柵線。不同于銀漿料與TCO接觸時(shí)存在較多孔洞導(dǎo)致電阻增加，電鍍銅柵線內(nèi)部致密且均勻，與TCO接觸更優(yōu)，有效減小電極與PN結(jié)的接觸電阻，功率損耗也更小，電池片的轉(zhuǎn)換效率相對(duì)也較高。
柵線方面，銅柵線的形貌相比銀柵線更好，并且電鍍銅的圖形化設(shè)備可以使銅柵線的線寬更細(xì)，若使用LDI激光直寫(xiě)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室條件下可滿(mǎn)足5μm以下線寬的銅柵線曝光需求，量產(chǎn)線最小可實(shí)現(xiàn)15μm，而銀柵線的細(xì)柵寬度在30μm左右。
“電鍍的柵線相比于普通絲網(wǎng)印刷的柵線，能夠做到更窄一些。”上述工程師表示，絲網(wǎng)印刷的柵線高寬比一般是1:4，電鍍的話(huà)能夠做到1:2，這樣就可以把柵線做得更窄、更高一些，從而減少遮光面積，遮光面積一旦小了，電池效率就高了。
此外，如果柵線做窄，其與硅接觸的金屬部分也會(huì)變小，相當(dāng)于太陽(yáng)能電池的表面復(fù)合速率會(huì)減少，因此太陽(yáng)能電池的少子壽命（少數(shù)載流子壽命）會(huì)變高，電池效率也會(huì)相應(yīng)增加。
綜合這些優(yōu)勢(shì)，銅電鍍技術(shù)相較于傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)0.3%-0.5%的效率提升。
成本方面，某光伏組件企業(yè)相關(guān)人士以及滬上一位基金經(jīng)理均對(duì)第一財(cái)經(jīng)表示，電鍍銅可以起到降本作用。
截至2023年6月，電解銅現(xiàn)貨價(jià)為66元/kg，而低溫銀漿價(jià)格高達(dá)約6000元/kg，電鍍銅材料成本僅為銀漿材料成本的1/100。
由于電鍍銅是采用金屬銅作為柵線電極，可完全代替銀漿。與HJT傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷工藝的0.271元/W成本相比，電鍍銅工藝的成本為0.135元/W，下降約50%。
但是，電鍍銅還要面臨與銀包銅的競(jìng)爭(zhēng)?！般y包銅技術(shù)可以將銅顆粒包括在銀漿層里面，既能解決焊接問(wèn)題，又能解決氧化問(wèn)題，這種技術(shù)目前HJT廠家也都在用?！鄙鲜龉こ處煴硎?。
與銀包銅相比，電鍍銅降本優(yōu)勢(shì)并不十分顯著。東吳證券數(shù)據(jù)顯示，50%、30%銀包銅的邊際非硅成本約為0.06元/W、0.04元/W，低于上述的0.135元/W。
但業(yè)界預(yù)計(jì)，隨著設(shè)備國(guó)產(chǎn)化和規(guī)模放量，電鍍銅成本有望降至0.05元/W。上述基金經(jīng)理也表示，電鍍銅量產(chǎn)成本最終應(yīng)該可以追平銀包銅方案，但具體時(shí)間尚難確定。
華泰證券認(rèn)為，隨著電鍍銅量產(chǎn)后成本基本追平銀包銅，疊加電鍍銅較銀漿可將電池轉(zhuǎn)換效率提升0.3%-0.5%從而攤薄全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)成本，電鍍銅有望成為HJT降本增效的終局技術(shù)。
產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，電鍍銅設(shè)備市場(chǎng)放量可期
電鍍銅技術(shù)的成熟和大規(guī)模使用將在一定程度上決定HJT的放量時(shí)間。“電鍍銅技術(shù)已經(jīng)可以用了，目前HJT投資回報(bào)時(shí)間還是比TOPCon長(zhǎng)，大面積推廣估計(jì)在明年。”上述基金經(jīng)理稱(chēng)。
據(jù)天風(fēng)證券，預(yù)計(jì)2023-2026年HJT新增擴(kuò)產(chǎn)分別為55、80、120、200GW，其間電鍍銅在新擴(kuò)產(chǎn)HJT中的滲透率預(yù)計(jì)分別為2%、10%、25%和50%。
隨著電鍍銅產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，相關(guān)設(shè)備廠商將率先受益。
電鍍銅的工藝流程可分為種子層制備、圖形化、金屬化（電鍍）和后處理四個(gè)環(huán)節(jié)，其中，圖形化和金屬化是重點(diǎn)。
圖形化是決定柵線寬度的核心環(huán)節(jié)，會(huì)直接影響電鍍電池轉(zhuǎn)換效率，具體工序包括掩膜、曝光顯影等。
掩膜的主要作用是在電鍍環(huán)節(jié)保護(hù)不需要被電鍍的部分，其材料主要分為干膜、濕膜。曝光顯影是將所需要的圖形轉(zhuǎn)移到感光材料上。目前曝光顯影的工藝主要有傳統(tǒng)掩膜顯影、LDI（激光直寫(xiě)）、激光開(kāi)槽以及噴墨打印等。其中，傳統(tǒng)掩膜光刻技術(shù)中的投影式曝光及LDI是目前較為主流技術(shù)，代表企業(yè)分別為蘇大維格（300331.SZ）、芯碁微裝（688630.SH）。
2023年4月，芯碁微裝太陽(yáng)能電池光刻設(shè)備量產(chǎn)機(jī)型SDI15H已經(jīng)發(fā)貨至光伏龍頭企業(yè)，該機(jī)型是公司光伏太陽(yáng)能設(shè)備首機(jī)的升級(jí)機(jī)型，支持HJT銅電鍍、XBC電池工藝。據(jù)悉，該公司太陽(yáng)能電池光刻設(shè)備2022年完成了從0到1，目前正在配合下游應(yīng)用場(chǎng)景驗(yàn)證，量產(chǎn)機(jī)型已經(jīng)開(kāi)始發(fā)貨，并不斷開(kāi)拓更多下游客戶(hù)。
“邁為股份（300751.SZ）是一家做圖形化設(shè)備的公司，和其他公司合作電鍍工藝，目前能把柵線寬度做得很好，高度可以做到7μm，寬度9μm，2022年9月最新的效率數(shù)據(jù)是26.41%。”上述工程師表示，目前邁為股份和協(xié)鑫合作布局電鍍整線供應(yīng)。
2023年4月，邁為股份在電話(huà)會(huì)議上表示，電鍍銅、0BB將進(jìn)入中試階段。
金屬化環(huán)節(jié)又稱(chēng)電鍍環(huán)節(jié)，是在電鍍機(jī)的幫助下，利用電解原理生長(zhǎng)出銅鍍層的過(guò)程，也是銅柵線制備的最終環(huán)節(jié)。
電鍍方式大致可分為5類(lèi)，分別是單面的光誘導(dǎo)式水平電鍍、雙面的水平電鍍、掛鍍式、垂直連續(xù)電鍍、VDI電鍍（一種插片式太陽(yáng)能電池片銅電極電鍍裝置及方法）。其中，垂直電鍍、水平電鍍和VDI是目前主要方式。
東威科技（688700.SH）第二代光伏垂直電鍍?cè)O(shè)備已通過(guò)客戶(hù)驗(yàn)證，第三代光伏鍍銅設(shè)備還在制造中，已實(shí)現(xiàn)8000片/小時(shí)光伏垂直鍍銅設(shè)備研發(fā)，預(yù)計(jì)2023年上半年發(fā)送至客戶(hù)處驗(yàn)證。
捷得寶開(kāi)發(fā)的第一臺(tái)雙面水平電鍍樣機(jī)，可以成功電鍍HJT雙面電池、HJT無(wú)種子層電鍍、無(wú)主柵HJT電池、疊瓦PERC電池、雙面TOPCon電池、日本HBC電池。
寶馨科技（002514.SZ）已研制出單道水平電鍍中試線，目前正推進(jìn)整線設(shè)備整合、工藝開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)化研究，預(yù)計(jì)2023年底可達(dá)到量產(chǎn)化設(shè)備水平。
羅博特科（300757.SZ）首創(chuàng)開(kāi)發(fā)了VDI電鍍方案，于2022年12月交付設(shè)備，目前已經(jīng)完成銅電鍍?cè)O(shè)備第一階段工藝可行性測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到預(yù)期，目前正在進(jìn)行第二階段測(cè)試，對(duì)設(shè)備單產(chǎn)、碎片率等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。
東吳證券預(yù)計(jì)，2024年電鍍銅將出現(xiàn)GW級(jí)產(chǎn)線，產(chǎn)業(yè)化后電鍍銅設(shè)備產(chǎn)線投資額有望由目前的2億元/GW降低至約1億元/GW，測(cè)算2025年電鍍銅設(shè)備市場(chǎng)空間為30億元，2023-2025年CAGR達(dá)260%。
（來(lái)源：第一財(cái)經(jīng)）
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