电镀铜有望加快中试并逐步导入量产,无银化技术将推进HJT和XBC电池产业化提速当前,TOPCon技术凭借优越的经济性与性价比,已逐步确立光伏电池组件扩产主流地位;预计今后或有较大规模产能投放,全年出货量有望达到100-150GW,后续通过双面Poly、TBC等技术有望强化竞争优势。HJT电池处于降本增效及市场导入关键期,伴随双面微晶、银包铜浆料、0BB技术、UV转光膜等产品的应用导入,产业化进程加速推进,未来通过电镀铜无银化、低铟叠层膜降铟等技术,有望进一步推动HJT技术降本增效。光伏电镀铜使用的为高速电镀药水。北京新型电镀铜技术路线

光伏电池是光伏系统实现光电转换的重要的器件,其制备流程主要分为清洗制绒、扩散制结、正背面镀膜、金属化印刷固化等几大工艺环节。金属化环节主要用于制作光伏电池电极栅线,通过在电池两侧印刷银浆固化金属电极,使得电极与电池片紧密结合,形成高效的欧姆接触以实现电流输出。金属化环节主要有银浆丝网印刷、银包铜丝印、激光转印、电镀铜、喷墨打印等几类工艺,传统的丝网印刷成熟简单是目前主流量产技术路线,其他工艺尚未实现大规模产业化。北京新型电镀铜技术路线电镀铜工艺图形化:光刻路线和激光路线并行。
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适合。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1.7Ω/m,银浆的电阻率大约为5-10Ω/m。
铜电镀工艺流程:种子层沉积—图形化—电镀—后处理,光伏电镀铜工艺流程主要包括种子层沉积、图形化、电镀及后处理四大环节,目前各环节技术路线不一,多种组合工艺方案并行,需要综合性能、成本来选择合适的工艺路线。(1)种子层沉积:异质结电池表面沉积有透明导电薄膜(TCO)作为导电层、减反射层,由于铜在TCO层上的附着性较差,两者间为物理接触,附着力主要为范德华力,电极容易脱落,一般需要在电镀前在TCO层上先行使用PVD设备沉积种子层(100nm),改善电极接触与附着性问题。(2)图形化:由于在TCO上镀铜是非选择性的,需要形成图形化的掩膜以显现待镀铜区域的线路图形,划分导电与非导电部分。图形化过程中,将感光胶层覆盖于HJT电池表面,通过选择性光照,使得不需要镀铜的位置感光材料发生改性反应,而需要镀铜的位置感光材料不变;在显影步骤时,待镀铜区域内未发生改性反应的感光材料会被去除,形成图形化的掩膜,后续电镀时铜将沉积于该线路图形区域内露出的种子层上并发生导电,而其他位置不会发生铜沉积,实现选择性电镀。HJT电镀铜叠层技术路线。
电镀铜设备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N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。电镀铜技术路线湿膜光刻比干膜光刻多一道烘烤环节,但其性能优异和成本低,为目前主流路线。杭州泛半导体电镀铜产线
电镀铜设备专题研究。北京新型电镀铜技术路线
光伏电镀铜技术路线优势之增效:(1)铜电镀电极导电性能优于银栅线,且与TCO层的接触特性更好,促进提高电池转换效率。A.金属电阻率影响着电极功率损耗与导电性能,纯铜具有更低电阻率。异质结低温银浆主要由银粉、有机树脂等材料构成,浆料固化后部分有机物不导电,使低温银浆的电阻率较高、电极功率损耗较大;同时,由于低温银浆烧结温度不超过250℃,浆料中Ag颗粒间粘结不紧密,具有较多的空隙,导致其线电阻的提高及串联电阻的增加。而铜电镀栅线使用纯铜,其电阻率接近纯银但明显低于低温银浆,且其电极结构致密均匀,没有明显空隙,可实现更低的线电阻率,降低电池电极欧姆损耗、提高电性能。B.金属与TCO层的接触特性影响着异质结太阳电池载流子收集、附着特性及电性能,铜电镀电极更具优势。银浆料与TCO透明导电薄膜之间的接触存在孔洞较多,造成其金属-半导体接触电阻的增加和电极附着性降低,影响了载流子的传输。而铜电镀电极易与透明导电薄膜紧密附着,无明显孔洞,使接触电阻较小,可以提高载流子收集几率。北京新型电镀铜技术路线