光伏铜电镀行业研究报告降本增效，静待起飞

　　（报告出品方作者：光大证券，杨绍辉，林映吟）1、HJT产业化阻力光伏银浆成本高昂
　　HJT效率改进难抵光伏辅材银浆成本高。银浆是HJT光伏电池的关键原材料，是由高纯度（99）的银粉、玻璃氧化物、有机材料等所组成的机械混合物的粘稠状浆料，应用在HJT电池生产的最后一步主工艺环节金属化，通过在电池两侧印刷固化金属电极，使得电极与电池片紧密结合，形成高效的欧姆接触1以起到导电作用，直接影响光伏电池的光电转换效率。据CPIA数据，截至2021年底，电池片的金属电极仍以银电极为主，市占比达99。9。
　　HJT电池银浆消耗量大，降本突破点在于银浆。据聚和股份数据，当前异质结电池银浆成本在非硅成本中占比相对较高，高达46，较TOPCon电池高10pct。据CPIA数据，2021年P型电池正银背银消耗量共计约96。4mg片；TOPCon电池正银背银消耗量共计约145mg片，而HJT电池双面低温银浆消耗量约190mg片，按单片功率6W、低温银浆价格8000元kg计算，单瓦银浆成本为0。25元，其中银粉材费用占高温银浆成本比例高达90以上，低温银浆的银粉成本占比则达95以上。
　　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。2、降本增效工艺铜电镀
　　2。1、铜电镀工艺流程，图形化与金属化为核心
　　非接触式电极金属化技术铜电镀。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。
　　2。1。1、工艺：图形化与铜电镀替代银浆丝网印刷
　　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（物理气相沉积法）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。
　　2。1。2、设备：曝光机与电镀机价值量占比较高
　　曝光机：LDI曝光机在半导体领域称为光刻机，光伏电池片领域精度较半导体领域低，为微米级，其为铜电镀环节中价值量最高的设备，约0。5亿元GW。目前国内做直写光刻曝光机的为芯碁微装，主要应用在PCB与泛半导体领域。电镀机水平电镀：水平电镀主要供应商有苏州捷得宝电镀解决方案龙头。捷得宝致力于开发铜电镀工艺（油墨掩膜水平电镀）。根据公司官网披露，以M2计算，2021年8月，其产品专利铜电镀设备产速可达6000片小时（10m、10ASD），目标是10000片小时。
　　电镀机垂直电镀：东威科技主营镀铜设备，以垂直连续电镀为主，主要应用在PCB板加工。公司开发的光伏电镀铜设备所用工艺为垂直挂镀，技术在国内处于领先水平；PET镀铜设备为水平电镀，目前是国内唯一能够量产的公司。
　　其他：迈为股份：储备铜电镀PVD与图形化设备技术2021年9月7日，迈为在异质结量产设备和电镀技术结合上率先实现突破，利用澳大利亚SunDrive无种子层直接铜电镀工艺实现了M6尺寸HJT电池片25。54转换效率。目前，公司在铜电镀PVD与图形化设备方面进行相关技术储备。罗博特科：具备铜电镀技术储备与专业团队2015年杭州赛昂成功实现铜电镀在异质结电池的量产化应用，自动化设备由罗博特科提供。截至2022年6月底，罗博特科关于异质结的自动化技术和产品已经迭代至第三代。公司在铜电镀领域有技术储备与专业团队，技术尚处于公司内部测试阶段4。公司规划发展新型湿法工艺设备与异质结铜互联解决方案。
　　2。1。3、设备市场规模：预计2030E铜电镀核心设备市场规模达21。83亿元
　　测算逻辑：设备市场规模单GW投资额新增铜电镀光伏电池片产能铜电镀光伏电池片产能：Tn非银电极渗透率铜电镀占比N型光伏电池片产能新增铜电镀光伏电池片产能TnTn1关键假设全球电池片产量：根据CPIA数据计算得出20192021年光伏装机量与光伏电池片比例分别为1。22、1。26、1。32，呈现上升趋势，我们假设20222030年伏装机量与光伏组件容配比均为1：1。3，光伏组件与光伏电池片配比按1：1，根据CPIA预测的20222030年全球光伏新增装机量，可得出全球光伏电池片产量。
　　全球电池片产能利用率：鉴于2022年电池片产出大国中国受疫情干扰较大，我们假设2022年全球光伏电池片产能利用率相较2021年（66。55）下降5。55pct，2023年开始好转。由于光伏电池片产能扩张幅度较大，参照20192021年产能利用率走势，我们假设20222030年产能利用率为65。
　　适用电镀铜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核心逻辑，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。
　　铜电镀光伏电池渗透率：根据CPIA数据，至2030年光伏电池片正面金属电池技术市场仍以银电极为主导，约占87。5，非银电极技术包括银包铜等，约为12。5，该比例口径为所有类型的电池片，而N型电池片在运用银包铜、激光转印等降本路线上较为积极，我们假设在N型电池中，2030年银电极占比下调为65。目前银包铜技术相较电镀铜更为成熟，但未来一旦铜电镀技术成熟后，大幅降本增效的铜电镀产业化进程会更加快速，因此假设20222030年铜电镀工艺在非银电极中占比为自15提升至70，对应20222030年铜电镀光伏电池渗透率自0。45提升至24。5。
　　单GW铜电镀设备投资额：据CPIA数据，2021年单GW异质结电池设备投资额为4亿元，其中丝网印刷设备约占10，即4000万GW，我们假设2022年单GW铜电镀图形化与金属化工序设备投资额为2亿元，其中曝光机5000万GW，电镀机3000万GW，随着技术逐渐成熟，产业化进程加快，设备价值量会随之下调，逐年下调5。
　　2。2、铜电镀V。S。丝网印刷：降本与提效
　　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。
　　2。2。1、降本：理论状态下，HJT铜电镀电池片成本较银浆丝网印刷低0。12元W
　　理论状态下，HJT铜电镀电池片成本较银浆丝网印刷低0。12元W。我国低温银浆产业处于早期发展阶段，低温银浆以进口为主，随着国产化不断推进，据华晟数据，目前低温银浆已降至6500元kg，182mmHJT电池片在丝网印刷技术下的非硅成本为0。28元W，理论良率为98的HJT铜电镀电池片非硅成本则为0。16元W，铜电镀工艺较丝网印刷工艺节约成本约0。12元W。单从浆料成本看，丝网印刷工艺的HJT电池银浆成本为0。152元W，我们假设铜电镀工艺的铜耗成本约为其110，即铜电镀工艺在浆料成本上可节省约0。137元W。假设低温银浆价格落在最低极限值3000元kg，对应前述丝网印刷HJT电池片非硅总成本为0。20元W，依旧比HJT铜电镀电池片高0。045元W。
　　2。2。2、提效：电镀铜导电性与发电效率双重提升
　　金属栅线电极与透明导电膜之间形成一个非整流的接触欧姆接触，欧姆接触效果决定电池导电性与发电效率能否达到最佳。影响欧姆接触效果的因素有接触面紧密结合度、栅线材料电阻率，电阻率越大，电池片对电子或载流子的负荷越高，电子或载流子的通过率越差。铜栅线导电性强于银浆。铜的导电性与银相近，但银浆属于混合物胶体，铜栅线是纯铜，因此铜栅线的电阻率更低，铜栅线电阻率是1。7m，银浆的电阻率大约为510m。
　　铜栅线更细，线宽线距尺寸小，发电效率更高。栅线细、线宽线距小意味着栅线密度更大，更多的栅线可以更好地将光照产生的内部载流子通过电流形式导出电池片，从而提高发电效率，铜电镀技术电池转化效率比丝网印刷高0。30。5。低温银浆较为粘稠，印刷宽度更宽。高温银浆印刷线宽可达到20m，但是低温银浆印刷的线宽大约为40m。铜电镀铜离子沉积只有电子交换，栅线宽度更小。铜电镀的线宽大约为20m，采用类半导体的光刻技术可低于20m。
　　铜电镀工艺主要存在三大问题：1）铜电镀产生有机污染物与废水，一方面影响项目通过环评，另一方面增加成本投入；2）光伏产能大，但水平电镀的出片效率低，等效条件下单GWh设备投资额增大；3）工序复杂问题点增多，铜活跃易氧化脱栅线。
　　2。3、产业化进程：导入初期，关注海源复材600MW产线
　　龙头电池厂加盟，铜电镀技术在光伏领域应用有望加速。早几年前，除赛昂、钧石、国电投在光伏领域应用PCB技术外，国内电池厂商很少应用，但随着降本日益成为光伏行业角逐重点，近两年，国内电池龙头也在逐渐布局铜电镀技术。目前爱旭、海源、隆基、迈为的技术验证进行得较为深入。
　　海源复材600MW量产铜栅线HJT异质结电池拟于今年10月调试，2021年11月，海源复材与铜电镀解决方案龙头苏州捷得宝签署《设备买卖框架合同》，拟共同完成5GW高效异质结电池产能建设项目。据公司2021年12月1日投资者调研活动信息表，在前期600MW设备中，铜电镀设备为捷得宝供应：PECVD部分，捷得宝供应具有微晶生产力的设备、PVD部分设备则倾向于采购进口品牌、制绒环节捷得宝将搭配国内生产的设备。若项目实施顺利，预计第一条生产线将于2022年10月进行调试。
　　据海源复材2021年11月18日公告的定增反馈意见回复，海源复材与国电投研究院在光伏行业深化协同，国电投研究院将对海源复材的铜栅线异质结电池与组件技术充分赋能。截至该公告日，国电投研究院已自主开发转换效率24。5的铜栅线异质结电池（CHJT）量产技术工艺，技术水平处于国际先进水平，且拥有全部知识产权。该技术可有偿授权海源复材应用于异质结电池组件量产项目，合作研发转换效率25以上的铜栅线异质结电池量产技术工艺。
　　3、PET镀铜与半导体镀铜
　　3。1、PET镀铜核心是真空镀膜与离子置换
　　PET铜箔工艺核心为真空镀膜与离子置换。PET镀铜膜是在PET基膜上进行真空纳米涂层的技术，以纯度为99。999的铜作为靶材，再通过改变真空室内的工作气压、温度和蒸镀时间等工艺条件，在其表面沉积上金属铜膜。2021年，东威科技PET复合铜箔电镀设备已实现966万元收入，与多个行业大客户对接，有望实现批量化交付。同时，公司正在研发PET镀铜前道的磁控溅射设备，据公司投资者调研纪要，预计22H2能够制造出真空镀设备，后续有望提供PET铜箔的成套设备。根据我们测算，2025年全球PET铜箔设备市场中磁控溅射设备市场规模为31。56亿元，镀铜设备市场规模为42。54亿元。关键假设如下：
　　锂离子电池出货量：据EVTank联合伊维经济研究院共同发布的《中国锂离子电池行业发展白皮书（2022年）》，2021年全球锂离子电池总体出货量达562。4GWh，同比增长91。EVTank预测2022年全球锂离子电池出货量为784。6GWh，2030年为4871。3GWh，20222030年均复合增速为25。64，在此基础上，结合新能源汽车与新能源配储需求旺盛，我们预测20222025年全球锂离子电池出货量依次为785103513601890GWh。
　　PET铜箔渗透率：PET复铜箔作为锂电池负极集流体新型材料，具备安全性高，能量密度大等优点。2021年，腾胜科技推出新一代复合铜箔产线，并出口至海外；双星新材PET铜箔已于2022Q1送检中国、韩国多家厂商；万顺新材已开发出应用于电池负极的载体铜膜样品送下游电池企业验证；宝明科技跨界投入60亿元建设复合铜箔产线，上游材料产业化进程加速。设备厂商如东威科技已有来自PET薄膜生产厂商、电池负极集流体材料生产厂商、电池生产厂商及跨行业新增镀膜厂商等多家客户，未来PET铜箔有望逐步替代传统锂电铜箔。鉴于早在2017年我国建成了第一条复合铜箔产线，在宁德时代等龙头支持下，生产工艺逐步成熟，我们推测2021年PET铜箔渗透率约为0。05，基于PET铜箔具备较好的产业化基础，我们假设20222025年PET铜箔渗透率分别为0。42712。
　　单GWh设备投资额：据东威科技投资者调研纪要，1GWh一般需要2台真空镀设备和3台镀膜设备，我们假设2022年单台磁控溅射设备约1400万元，单台水平镀铜设备1200万元，基于设备价格随产业发展一般具备下降趋势的规律，我们往前推测2021年磁控溅射设备价值量为2900万元GWh，水平镀铜设备价值量为3700万元GWh。
　　3。2、半导体镀铜关注前道电镀先进封装电镀
　　半导体电镀指在芯片制造过程中，将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面形成金属互连。目前半导体电镀已不限于铜线的沉积，还有锡、锡银合金、镍、金等金属，但是金属铜的沉积依然占据主导地位。
　　半导体电镀主要分为前道电镀工艺与先进封装电镀工艺。目前全球前道晶圆制造的电镀设备市场处于寡头垄断的状态，市场巨头为LamResearch。国内市场中，掌握芯片铜互连电镀铜技术核心专利的公司只有盛美上海。后道先进封装电镀设备领域，全球范围内的主要设备商包括美国的AppliedMaterials和LamResearch、日本的EBARACORPORATION和新加坡的ASMPacific。
　　盛美上海UltraECPmap设备是继美国Lam、AMAT后全球第三家拥有该技术的设备商。盛美上海自主开发了针对6522nm及以下工艺技术节点的芯片制造前道铜互连镀铜技术及设备（UltraECPmap），采用独家专利的多阳极局部电镀技术的新型电流控制方法，实现了在超薄籽晶层上完成无空穴填充，主要应用于集成电路双大马士革互连结构金属铜层应用，除了适用于6528nm工艺技术节点之外，还可以拓展至更先进制程的钴电镀工艺应用。2022年2月，盛美获得13台UltraECPmap前道铜互连电镀设备及8台UltraECPap后道先进封装电镀设备的多个采购订单，其中10台设备订单为一家中国顶级集成电路制造厂商的追加订单。
　　4、重点企业分析
　　光伏铜电镀是光伏电池金属化环节的工艺技术改进，降本幅度之大吸引设备与产业化环节企业涌入，未来市场空间可期。4。1、东威科技
　　垂直连续电镀设备龙头。公司成立于2005年，2006年推出首台应用于PCB领域的垂直连续电镀设备，通过产品研发升级，形成PCB电镀专用设备、五金表面处理专用设备和新能源领域电镀设备产品格局，目前下游客户已覆盖大多数国内一线PCB制造厂商，截至2022年6月底，PCB电镀设备市占率达50以上。
　　PET镀铜与光伏铜电镀打开新成长曲线。PET铜箔设备是东威科技在卷对卷垂直连续电镀设备的基础上拓展应用到新能源动力电池材料专用设备。PET复合铜箔生产一般由PVD磁控溅射及电镀两步组成，目前东威是唯一能批量化生产PET铜箔电镀设备的厂商，在手订单充足，同时公司开发适合产业化发展的磁控溅射类双面镀铜镀膜设备，与公司生产的水电镀设备工艺密切衔接，打造一体化PET复合铜箔设备体系，公司预计今年下半年有望制造出磁控溅射真空镀设备。光伏铜电镀方面，据公司2022年上半年董事会经营评述，公司自2020年8月立项研发光伏电池片金属化VCP设备，中试线已经取得完全成功，大量产线已攻克了设备和自动化技术难关，目前在设备研发设计制作中，其特点是：大产能，6000片小时；均匀性好，图形均匀性3；占地小；清洁环保；高效节能等。
　　4。2、芯碁微装
　　激光直写光刻龙头。公司成立于2015年，深耕以微纳直写光刻为核心技术的直接成像及直写光刻设备，至今形成PCB和泛半导体两大系列产品，PCB系列产品主要包括激光以及紫外LED直接成像设备；泛半导体系列产品包括掩膜版制版设备、IC制造直写光刻设备以及FPD直写光刻设备。公司直写光刻技术水平国内领先，支撑业绩快速增长，2017年至2021年公司营业收入自0。22亿元增长至4。92亿元，年均复合增速为117。05，归母净利润自684。67万元增长至1。06亿元。
　　PCB产品结构走向中高端化，曝光精度要求高推动直写光刻设备需求。随着下游电子产品向便携、轻薄、高性能等方向发展，PCB产业逐渐向高密度、高集成、细线路、小孔径、大容量、轻薄化的方向发展，PCB产品结构不断升级。多层板、HDI板、柔性板中高阶PCB产品市场份额占比不断提升，根据Prismark预测，预计到2025年，HDI、柔性板、类载板等在PCB产品中的市场份额将提升至52。6，而中高端PCB是直写光刻设备的主要应用领域，PCB产品高阶化，催生现有PCB曝光设备的更新换代。
　　光刻工艺作为PCB与泛半导体制造的重要工艺，未来国产化替代快速推进，直写光刻设备需要旺盛。公司直写光刻可用于制版，IC、功率分立器件、MEMS等芯片的制造、先进封装、封装基板制作等领域，受疫情与贸易摩擦影响，IC载板与引线框架国产替代加速推进，国家大力扶持半导体产业发展，国产设备迎来进口替代契机，带动公司光刻设备规模增长。新能源技术革新，直写光刻再拓新应用领域。光伏铜电镀工艺在PECVD镀膜后需要经过曝光显影才能镀铜，目前，公司是曝光显影设备龙头公司，有望将PCB直写光刻技术与设备拓展至光伏铜电镀领域。
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