电镀铜：HJT降本增效关键技术，产业化渐近关注设备端投资机会

电镀铜：HJT降本增效关键技术，产业化渐近关注设备端投资机会 行业评级：增持 分析师：邹润芳 证券执业证书号：S0640521040001 研究助理：闫智 证券执业证书号：S0640122070030 分析师：卢正羽 证券执业证书号：S0640521060001 行业报告：先进制造行业周报 2023年8月13日 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 股市有风险入市需谨慎 重点推荐：华中数控、国茂股份、中科创达、航锦科技、双良节能、超图软件、纽威股份、天通股份、西子洁能、捷佳伟创、天准科技 核心个股组合：华中数控、国茂股份、中科创达、贝斯特、五洲新春、禾川科技、航锦科技、双良节能、纽威股份、华伍股份、西子洁能、骄成超声、奥特维、罗博特科、高测股份、宇晶股份、捷佳伟创、科威尔、绿的谐波、埃斯顿、双环传动、柯力传感、瀚川智能 本周专题研究：HJT电池有着转化效率高、低功衰、工艺步骤少的优势，但由于HJT电池制备为低温工艺，在制作金属电极中只能使用低温银浆，且银浆耗量更高，截止2022年末HJT银浆成本为0.10元/W，占据非硅成本的40%。电镀铜作为去银化重要路线，其制备的铜栅线具有直接材料成本低、栅线窄、高宽比高、降低遮光面积及栅线电阻更低的优点，可实现降本增效。根据海源复材中试结果，采用电镀铜工艺，相对电池银浆，成本降低50%，效率提升0.3%。图形化及金属化环节是铜电镀的核心，目前传统掩膜光刻技术及激光直写为图形化环节主流技术，金属化环节中垂直电镀、VDI电镀量产进程较快。根据SMM数据，截止2023年7月底HJT产能38.8GW，预计2023年底，国内HJT产能有望达到66.8GW，随着HJT产能扩张加速，电镀铜作为降本增效的重要手段，量产化渐进有望带来设备需求。建议关注：1）HJT整线供应商：迈为股份、捷佳伟创、金辰股份；2）布局电镀铜图形化设备：苏大维格、芯碁微装、帝尔激光、天准科技；3）布局电镀铜金属化设备：东威科技，罗博特科。 重点跟踪行业： 锂电设备，全球产能周期共振，预计21-25年年均需求超千亿，国内设备公司优势明显，全面看好具备技术、产品和规模优势的一二线龙头； 光伏设备，设备迭代升级推动产业链降本，HJT渗透率快速提升，同时光伏原材料价格下降有望刺激下游需求，看好电池片、组件设备龙头； 换电，2025年换电站运营空间有望达到1357.55亿元，换电站运营是换电领域市场空间最大的环节，看好换电站运营企业； 储能，储能是构建新型电网的必备基础，政策利好落地，发电、用户侧推动行业景气度提升，看好电池、逆变器、集成等环节龙头公司； 半导体设备，预计2030年行业需求达1400亿美元，中国大陆占比提高但国产化率仍低，看好平台型公司和国产替代有望快速突破的环节； 自动化，下游应用领域广泛的工业耗材，市场规模在400亿左右，预计2026年达557亿元，看好受益于集中度提高和进口替代的行业龙头； 氢能源，绿氢符合碳中和要求，光伏和风电快速发展为光伏制氢和风电制氢奠定基础，看好具备绿氢产业链一体化优势的龙头公司； 工程机械，强者恒强，建议关注行业龙头，看好具备产品、规模和成本优势的整机和零部件公司。 HJT电池具有多重优势。HJT技术较好解决常规电池掺杂层和衬底接触区域的高度载流子复合损失的问题，其核心工艺在PN结中插入本征非晶硅层作为缓冲层。HJT电池有着转化效率高、低功衰、工艺步骤少的优势契合光伏行业发展规律，其制备工序只有四道，有利于减化制备流程，更容易实现产业化。 银浆在非硅成本占比达到40%，成为HJT降本关键。HJT电池由N型硅片、非晶硅薄膜、透明导电薄膜以及金属电极构成，非晶硅薄膜含氢量高导致其对温度较为敏感，因此生产环节需要低温银浆，烧结温度在250度以下，目前HJT行业均采用树脂固化的低温银浆制作电池电极。根据聚和材料披露数据，HJT银单耗超过15mg/W，而PERC及TOPcon银浆单耗分别为9mg/W、12mg/W；此外，低温银浆工艺复杂，HJT银浆加工费高达1000元/kg，大幅高于PERC及TOPcon，因此HJT银浆成本处于高位。根据《全球光伏HJT技术及能源发展前景白皮书》，截止2022年末HJT银浆成本为0.10元/W，银浆在非硅成本中占比达到40%，成为降本的关键。 图表：HJT电池结构示意图图表：各电池技术银浆耗量及加工费水平图表：2022年末HJT电池片非硅成本构成（元/W） 20 15 10 5 0 PERCTOPconHJT 银浆耗量（mg/W)加工费（元/kg) 1,500 1,000 500 0 浆料 折旧 16% 人工 4% 电费 12% BOM 20% 靶材 8% 40% 资料来源：SMM光伏，Ofweek，SOLARZOOM，聚和材料，中航证券研究所3 电镀铜采用完全去银化技术，同时具有提效优势。电镀铜采用铜代替银浆，大幅降低直接材料成本，成为去银化的重要手段，其工作原理是在基体金属表面通过电解方法沉积金属铜制作铜栅线，进而收集光伏效应产生的载流子。相比采用银粉与有机物的混合物成的低温银浆，铜有着更低的电阻率，这使得电镀铜形成栅线导电性更好；铜栅线可实现20um宽度，而银栅线仅能达到30um，更窄的栅线有着更高的高宽比，从而降低遮光面，实现效率的提升。根据海源复材的中试结果，采用电镀铜工艺，相对电池银浆，成本可以降低50%，效率提升0.3%。 电镀铜代替丝网印刷，主要包括种子层制备、图形化、金属化三大工序。1）种子层制备：通过在电池片表面通过磁控溅射PVD设备沉积一层铜种子层，而后进行快速烧结，实现增强铜栅线与TCO之间的附着力；2）图形化：通过运用图形转移技术，实现获取设计图案，根据是否使用掩膜，光刻可分为掩膜光刻与直写光刻；3）金属化：将电池片放入硫酸铜溶液里电解，通过电解制得铜电极，电镀方式可分为垂直电镀、水平电镀、VDI电镀。 图表：铜栅线较银栅线对比具有优势图表：电镀铜工艺流程 银栅线 铜栅线 铜栅线优势 材料价格 (23/8/11) 银价：5559元/kg 铜价：68元/kg 直接材料成本低 栅线宽度 30-40um ≤20um 栅线窄，高宽比高，降低遮光面积及栅线电阻 电阻率 3-10Ω/m 1.7Ω/m 电阻率低 低温工艺 是 是 / 增效 0.3% 效率有所提升 资料来源：Wind，《铜栅线高效异质结电池技术》（宗军），《硅异质结太阳电池接触特性及铜金属化研究》（俞健），PV-Tech， 中航证券研究所4 曝光显影为图形化环节的主要工序，传统掩膜光刻技术及激光直写为主流技术。掩膜光刻由光源发出的光束，经掩膜版在感光材料上成像，具体可分为接近、接触式光刻以及投影光刻，其中投影式光刻技术更加先进，通过投影的原理能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下获得更小比例的图像，从而实现更精细的成像；直写光刻是指计算机控制的高精度光束聚焦投影至涂覆有感光材料的基材表面上，无需掩膜直接进行扫描曝光。投影式光刻需要使用掩膜版，并需要在一定时间内进行更换，相比之下直写光刻有着无需掩膜版、图形易修改的的优势。 金属化环节中垂直电镀、VDI电镀进展较快。受益于在PCB领域的广泛应用，垂直电镀技术路线成熟，工艺较为简单，目前东威科技第三代设备 产量提升至8000片/小时，同时保证更低碎片率、更高电镀均匀性。VDI电镀由罗博特科研发，单线产能可达到14000整片/小时，破片率 <0.02%，6月13日，罗博特科单体GW级太阳能电池铜电镀设备实现出货，单台产能从600MW提升至1GW并减少20%占地面积，量产化进程加速推进。 图表：直写光刻、接近/接触式光刻以及投影式光刻示意图图表：相关公司量产化进程 序号 公司 环节 量产化进程 1 苏大维格 图形化 23年7月，公司自行研发的高速低成本投影扫描光刻设备已顺利搭建完成，在与下游客户进行验证工作 2 芯碁微装 图形化 23年4月，公司光刻设备量产机型SDI-15H已经发货至光伏龙头企业，支持HJT铜电镀、XBC电池工艺 3 帝尔激光 图形化 公司电镀工艺设备主要是激光高精超细图形化设备，已应用于TOPcon\XBC量产工艺，已有量产订单交付，HJT图形化工艺在研发中 4 天准科技 图形化 22年启动光伏镀铜图形化设备研发，预计将在23年交付客户试用 5 东威科技 金属化 第三代铜电镀设备除了应用在HJT技术路径上，在TOPcon、IBC技术路径均可以适用，至8000片/小时，同时保证更低碎片率、更高电镀均匀性，计划将于23年9月发货至客户处 6 罗博特科 金属化 22年12月电镀设备成功交付；23年1月，与国电投建立战略合作，项目前期已完成第一阶段可行性测试，并于3月开始第二阶段测试，力争Q3建立首条大产能铜栅线HJT生产线；23年6月，单体GW级太阳能电池铜电镀设备实现出货，单台产能从600MW提升至1GW并减少20%占地面积 资料来源：芯碁微装招股说明书，PatentGuru，公司官网，公司公告，中航证券研究所5 HJT产能逐步落地，23年年底有望超过60GW。根据SMM数据，截止2023年7月底HJT产能38.8GW，其中包含已进厂调试及中试线产能，23年设备待进厂的产线产能为27.9GW，预计2023年底，国内HJT产能有望达到66.8GW，产能落地显著加快，此外国内规划产能达到308GW，相较年初规模增长163%。随着HJT产能扩张的加速，电镀铜作为降本增效的重要手段，量产化加速有望带来设备需求。建议关注：1）HJT整线供应商：迈为股份、捷佳伟创、金辰股份；2）布局电镀铜图形化设备：苏大维格、芯碁微装、帝尔激光、天准科技；3）布局电镀铜金属化设备并进行客户认证：东威科技，罗博特科。 公司当前产能在建产能2023E备注 设备 环节 作用主要设备厂商 PVD 种子层制备 增强铜栅线与TCO之间的迈为股份、捷佳伟创、金辰股份、附着力钧石能源等 图表：HJT产能扩张加速图表：电镀铜各环节设备厂商 华晟新能源 宣城1-4期 东方日升 金坛4GW 滁州6GW+宁波 5GW 15GW 金坛采用210半片 8.1GW 大理5GW+无锡 3.6GW 14.2GW宣城4期转化效率25.58% 将抗刻蚀材料涂覆在电池 金刚光伏 苏州1.2GW+酒 宝馨科技 / 蚌埠2GW+内蒙古 2GW 4GW 泉4.8GW /6GW酒泉采用210半片双面微晶 贴膜及层压设备图形化 片表面保护不需要被电镀的部分 料上 将所需图形转移到感光材 / 苏大维格、芯碁微装 爱康科技/湖州2.42GW2.42GW中试线效率最高达25.5% 曝光设备图形化 、帝尔激光、天准科技、捷得宝、太阳井等 润海新能源 / 舟山3GW 3GW 7月设备调试中 ·显影设备图形化将感光胶上图形显现出来/ 中建材/江阴2GW2GW 三五互联/眉山3.2W3.2GW 电镀设备金属化 在硅片正、背面的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极 东威科技、罗博特科、捷得宝、太阳井等 资料来源：SMM，PV-Tech，公司官网，公司公告，中航证券研究所6 光伏设备：1）N型电池片扩产项目多点开花，光伏设备企业技术持续突破，需求与技术共振，推动光伏产业高景气增长。建议关注：迈为股份、捷佳伟创等。2）光伏产业链价格调整将会使产业链利润重新分配，同时刺激下游需求，有望引导整个产业链向好发展。在产业链调整的过程中，看好以下几个方向：靠近下游的电池组件、电站运营环节；非硅辅材、耗材环节；光伏设备等。建议关注：双良节能、奥特维等。 锂电设备：从新技术带来新需求、扩产结构性加速度和打造第二成长曲线等角度出发筛选公司，2023年重点推荐以下方向：1、新技术：①复合集流体从0到1加速渗透，推荐关注相关设备商东威科技、骄成超声；②若大圆柱渗透率提升，激光焊接等环节有望受益，推荐关注联赢激光；2、锂电储能：2023年或成为国内大储高增速元年，