2023年中国电镀铜行业概览：光伏降本增效的利器（摘要版）

头豹行业概览|2023/06 www.leadleo.com 2023年 中国电镀铜行业概览：光伏降本增效的利器 China'sUltrasonicWeldingIndustry 中国電気銅めっき産業 （摘要版） 报告标签：光伏、双碳、NJT电池撰写人：张诗悦 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件 （在报告中另行标明�处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、�版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 电镀铜是一种用金属铜代替银浆作为栅线电极的技术。它可以降低光伏电池的成本，提高光伏电池的效率。在“双碳”目标的引领下，光伏等清洁能源愈加受到重视，如今光伏电池向转换效率更高的N型发展，而N型电池降本的关键在于降银，电镀铜作为一种“去银化”技术路线，降本效果显著，将是降银技术的终极方向。本篇报告主要回答电镀铜领域近期关注的问题，主要涉及： 1）电镀铜行业的驱动因素？ 2）电镀铜行业的参与者情况？ 3）电镀铜行业未来的市场空间？ 报告要点速览 观点提炼 电镀铜行业的驱动因素？ N型电池的痛点：光伏电池从P型向效率更高的N型转变，其中TOPCon和HJT转换效率最高可达28.7%/27.5%，是下一代光伏电池发展方向。从性能来看，N型电池与P型电池相比具有诸多优势，然而N型电池的成本高于P型电池，这也是限制其产业化的原因之一。N型电池银浆耗量和成本较高，降银为主要降本方式，在光伏行业降本增效的趋势下，能够做到去银化的电镀铜路线降本明显，与传统丝网印刷技术相比成本降低27.8%，将是降银技术的终极方向 电镀铜行业的参与者情况？ 电镀铜市场的参与者主要有电池厂商、设备商和耗材商三种类型，电池片厂商主要布局电池组件领域，多通过与设备商合作或投资的方式入局电镀铜领域，设备商布局电镀铜主要工艺，耗材商多布局湿膜材料；目前电镀铜市场处于产业化初期，大部分厂商在中试前的设备测试阶段，预计2024-2025年可实现量产落地 电镀铜行业未来的市场空间？ 在光伏市场的高速发展以及HJT市占率进一步提升的影响下，中国电镀铜设备市场体量将进一步增高，预计乐观情况下2027年中国电镀铜设备市场规模将超28亿元，年复合增长率达144% •光伏电池从P型向效率更高的N型转变，N型电池银浆耗量和成本较高，降银为主要降本方式，在光伏行业降本增效的趋势下，能够做到去银化的电镀铜路线降本明显，将是降银技术的终极方向 驱动因素——N型电池的痛点 光伏电池向N型发展 PERCTOPConHJT 2% 78% 2% 87% 7% 86% 20%3% 70% 5% 31% 56% 7% 37% 48% 8% 40% 43% PERC TOPCon HJT 硅片类型 P型 N型 N型 良品率 98.9% 98.0% 98.0% 工序数量 8-10步 11步 4步 转换效率 最高24.5% 最高28.7% 最高27.5% 温度系数 -0.45%~-0.35%/℃ -0.29%~-0.28%/℃ -0.25%~-0.2%/℃ 组件衰减 首年衰减2%，此后每年衰减0.45% 首年衰减1%，此后每年衰减0.4% 首年衰减1-2%，此后每年衰减 0.25% 双面率 82.2% 85% 95% 设备投资 1.2-1.5 （亿元/GW） 1.5-1.8 （亿元/GW） 4-4.5 （亿元/GW） 不同类型电池片性能对比不同类型电池的渗透率，2020-2026年预测 2026E 2025E 2024E 2023E N型电池是光伏电池技术的发展方向 2022E1% 20211% 20201% 光伏电池片技术正从P型向效率更高的N型转变，目前PERC最成熟，是光伏电池的主流技术，但其转换效率已接近理论极限（24.5%），N型电池理论转换效率更高，其中TOPCon和HJT转换效率最高可达28.7%/27.5%，是下一代光伏电池发展方向。从性能来看，N型电池与P型电池相比具有诸多优势，首先N型电池可以避免LID、PID和LETID衰减的问题，光伏组件的衰减较少，因此发电效率更高；其次，N型电池的温度系数优于P型电池，温度系数影响输�功率的稳定性，如HJT电池的温度系数为-0.25%~-0.2%/℃，表示在大于25℃的条件下，环境温度每升高1℃，HJT组件的输�功率降低基准值的0.25%~0.2%，因此相比较来说，N型电池的输�功率更稳定；此外，N型电池还具有双面率高、发电量大、寿命长的优势，因此N型电池综合性能强于P型电池 2022年是N型电池的元年，其渗透率开始提升，根据PVInfoLink预测的数据，N型电池的渗透率将在2022年后有迅速的增长，预计2026年占市场一半以上，其中TOPCon占比40%，HJT占比8% 来源：PVInfoLink、头豹研究院 降银为主要降本思路 银浆成本在三种电池成本中的占比三种电池的银浆耗量，2021-2022年 100% 80% 60% 40% 20% 0% 硅片浆料设备折旧其他成本 14% 6% 6% 11% 7% 9% 13% 9% 11% 74% 73% 67% PERCTOPConHJT 单位：mg/片 180 160 127 110 90 70 200 150 100 50 0 PERCTOPConHJT 20212022 N型电池主要通过去银化来降本 然而N型电池的成本高于P型电池，这也是限制其产业化的原因之一。N型电池银浆耗量较高，因此银浆所占成本比例高于P型，尤其是HJT电池的银浆消耗量最高，是因为其采用低温工艺，只可使用低温银浆，而低温银浆导电性较差，因此需要增加银浆的用量来降低电阻。此外，低温银浆技术目前被日本垄断，国产化率低，价格比高温银浆成本高10%左右。因此降银是N型电池降本的主要思路 降银技术路线对比 激光转印 多主栅技术 银包铜 电镀铜 降本原理 超细线宽的金属栅线无接触印刷 增加主栅线的数量以减小主栅线和细栅线物理尺寸 采用银包铜粉作为导电填料制备HJT低温浆料，铜替代部分银 采用金属铜完全代替银浆作为栅线电极 成熟度 小批量产 部分量产 小批量产 技术验证中 耗银量 节省30%-40% 0BB：节省30%-40%12BB：降至150mg/片 降至100mg/片 无银耗 优点 无接触加工，良率高，可配合银包铜等特殊浆料使用，进一步降低成本 缩短电流传导距离，提高电池效率；降低遮光面积，提高光线利用率 降低成本，提升导电、导热性能 完全替代银，解决银浆成本过高问题 进展 帝尔激光设备订单开启交付 华晟实现12BB量产，后续逐步切换为SMBB，0BB目前处于客户验证阶段 多家客户已批量导入进口银包铜浆料，国产浆料验证中 各厂商在技术验证中 电镀铜或为降银技术的最终方向 降银的主要方式有激光转印、多主栅技术、银包铜和电镀铜技术。前三类技术成熟度较高，已进入量产阶段，电镀铜还处于技术验证阶段，主要难点在于工艺成熟度和降本问题。随着光伏行业对降本增效要求的加深，能够完全代替银的电镀铜技术或将成为浆料降本技术的最终发展方向 来源：各公司官网、头豹研究院 电镀铜技术降本效果明显 铜价与银价，2010-2023年6月28日 银价单位：元/kg 长江有色市场：平均价：白银：1#长江有色市场：平均价：铜：1# 铜价单位：元/kg 12,00090 10,00080 70 8,00060 6,00050 40 4,00030 2,00020 10 2010-07-26 2011-07-26 2012-07-26 2013-07-26 2014-07-26 2015-07-26 2016-07-26 2017-07-26 2018-07-26 2019-07-26 2020-07-26 2021-07-26 2022-07-26 00 传统丝网印刷与电镀铜成本测算 项目 丝网印刷 电镀铜 电池片面积（平方厘米） 276 276 效率（%） 24.60% 24.60% 电池片功率（W/片） 6.79 6.79 银浆耗量（mg/片） 127 0 银浆售价（元/kg） 5445 0 银浆成本（元/W） 0.10 0 铜耗量（mg/片） 0 77 铜售价（元/kg） 0 68.23 铜成本（元/W） 0 0.0008 其他材料成本（油墨、感光材料、电解液等）（元/W） 0 0.06 废水成本（元/W）设备投资额（万元/GW） 完整版www.lead 登录 leo.com 设备折旧期（年） 搜索《2023 年中国电镀 设备折旧额（元/W） 铜行业概览：增效的利 光伏降本 器》 成本合计（元/W） 0.010.01 3640030940 55 0.070.06 0.180.13 注：银价、铜价来源于长江有色市场2023年6月28日数据 电镀铜路线降本明显 HJT电池片使用传统丝网印刷的方法需消耗大量的银浆，而银价常年居高不下。据统计，银价自2010年至今，始终保持在3,000元/kg以上，2023年6月28日，银价为5,445元/kg，而铜价显著低于银价，铜价均价在30-80元/kg之间，2022年以来，铜价虽有所上涨，但与银价相比仍保持较低水平，2023年6月28日铜价为68.23元/kg。因此电镀铜技术使用铜替代银可有效降低成本 根据CPIA统计的数据进行丝网印刷和电镀铜两种方式制备HJT电池片的成本测算，可以看�电镀铜技术路线具有明显的降本效果。2022年HJT电池效率为24.6%，电池片功率为6.79W/片。在丝网印刷路线下，银浆耗量为127mg/片，当前银浆售价5,445元/kg，由此算�银浆成本为0.1元/W；在电镀铜技术路线下，铜耗量77mg/片，当前铜售价68.23元 /kg，计算�铜成本为0.0008元/W，显著低于银浆成本，电镀铜路线下，还需加上油墨、感光材料、电解液等其他材料成本，共计0.06元/W，仍低于银浆成本。电镀铜的设备折旧额（0.06元/W）亦略低于丝网印刷的设备折旧额（0.07元/W）。最终丝网印刷成本合计0.18元/W，电镀铜0.13元/W，成本降低27.8% 来源：choice、《中国光伏产业发展路线图2022-2023》、头豹研究院 显影 曝光显影 湿膜 掩膜 干膜 LDI激光直写 曝光 投影式 传统掩膜光刻 接近式/接触式 丝网印刷/喷墨打印/滚压涂布等 图形化 印刷、喷涂 贴合、层压 无掩膜光刻 •电镀铜工艺四大环节分别是种子层制备、图形化、金属化和后处理，目前电镀铜工艺尚未定型，各环节均有多种技术路径可供选择 电镀铜工艺——工艺环节总览 电镀铜工艺环节总览 种子层 电镀铜工艺环节的技术路径及技术方案 技术路径 方案 无种子层 PVD磁控溅射 整面种子层 局部种子层 PRD离子反应镀膜 激光开槽 省去显影步骤，直接在掩膜层上形成图形 后处理 干法蚀刻 去除感光材料和种子层 湿法蚀刻 插片式电镀 水平电镀 金属化 光诱导电镀 垂直电镀 电镀铜工艺四大环节分别是种子层制备、图形化、金属化和后处理，目前电镀铜工艺尚未定性，各环节均有多种技术路径可供选择。种子层中主要的技术路线有整面种子层、局部种子层或不制备种子层，设备通常选用PVD；图形化中掩膜分为干膜和湿膜，曝光技术可选传统光刻或激光直写；金属化技术路线主要有水平、垂直、插片式、光诱导电镀；后处理的方法可分为湿法和干法。各环节将于后文详细讲解 •光伏绝缘胶产品已经在某光伏头部企业实现销售 •高效单晶异质结太阳能电池电镀添加剂产品已在客户处实现了小规模应用 •积极拓展光刻机设备在太阳能光伏电池铜电镀方案图形化