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。
表 1.HJT结构图与生产流程
b. 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,但是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。
b. 目前铜电镀技术路线:
➢水平电镀:水平电镀(油墨掩膜+水平电镀),主要供应商苏州捷得宝(未上市和海源复材合作)
➢垂直电镀:东威科技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。
➢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,11 月公司公告,铜电镀项目正在积极推进中,预计12月将在合作客户端逐步完成铜电镀设备的样机配套并安排在客户现场进行测试
c. 各家设备厂商产业化进程:
➢HJT订单:2022 年至10 月底,全市场新增HJT设备订单28.7GW,其中迈为中标24.6GW占比85.7%(主要包括印度信实4.8GW、爱康科技1.2GW、华晟9.7GW中迈为获得7.2GW、华润1.8GW、金刚光伏4.8GW、东方日升5.2GW中迈为获得3.6GW),预期全年HJT设备订单将达到30GW。若HJT降本增效顺利,明年新增设备订单有望达到50-60GW,迈为股份市占率有望继续保持70%以上。
➢电镀铜:2022 年9 月迈为股份联合SunDrive研制的微晶+铜电镀HJT电池效率达到26.41%,公司计划明年年中前在客户端运行一条中试线。
➢公司从 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,大量产线已经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;
➢目前光伏镀铜设备的试验机已经交付,效率达到 6000 片/h 产量,运行情况良好;(电话会说海源复材 合作公司捷得宝的老师傅都来了东威,水平一般性)
➢公司加快推进电池铜电镀制备电极方向的开发步伐,目前关于该领域的技术还处于公司内部测试阶段;目前已完成了工艺流程的验证部分,并完成了相应各工艺段的样片试制,铜电镀样片初步的各项指标基本达到预期;正在根据相应的样片数据持续优化相应技术方案,铜电极制备整体设备设计和实施也已经在推进过程中。
➢关于铜电镀方案目前市面上比较主流的主要是垂直升降式电镀、垂直连续电镀、水平电镀三个方向,目前公司全新开发了一种区别于前三种模式的第四套 案,该种方案综合了前三种方案的优点,也弥补或者衡了这三种方案缺陷,具有较好的优势。
➢目前公司正在和几家客户合作开发铜电镀项目,已经与相应的合作方签署了关于该领域的保密协议,并在积极推进相关项目的研发进程。
➢以微纳光学技术为核心切入光伏铜电镀+激光转印设备, 公司掩膜板+曝光方案比LDI方案效率更高,理论效率可以做到LDI方案的两倍,同时精度能够满足电镀的要求。曝光机为铜电镀价值量最高的设备,HJT设备龙头公司明年中试线将采用掩膜曝光方案,成立合资公司深度合作,单GW价值量超过3000万,
➢激光转印设备同步推进,公司激光转印设备进展不慢于帝尔激光,且纳米压延技术精度更高,可将栅线做得更为整齐;目前在润阳进行中试,激光转印设备大概6000万/GW。