电镀工艺主要包括垂直电镀、水平电镀、插片式电镀等,其中垂直电镀主要有垂直升降式电镀和垂直连续式电镀,当前多种技术路线并行,如何提升电镀产能和质量性能、降低碎片率将是电池片电镀机提升和改善的方向,伴随电镀工艺精简优化,电镀铜技术有望于2024年逐步明确技术选型。垂直电镀:挂镀,夹具夹住待镀电池垂直插入电镀槽进行电镀。垂直连续式电镀较垂直升降式电镀的产能有所提高,垂直连续电镀设备目前正在制造第三代设备,将拥有产能规模大(8000片/小时以上)、破片率低(小于0.1%)、均匀性好、高效节能、清洁环保等优势。水平电镀:在电镀槽内通过滚轮水平传输待镀电池,滚轮导电使种子层形成电镀系统阴极,在通电及水平传输中实现电镀。电镀铜具有高硬度和高韧性,可以增强金属的硬度和耐磨性。江西光伏电镀铜路线

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(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。江苏HJT电镀铜设备制造商光伏电镀铜使用的为高速电镀药水。
电镀铜光伏电池渗透率: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2022-2030年铜电镀工艺在非银电极中占比为自15%提升至70%,对应2022-2030年铜电镀光伏电池渗透率自0.45%提升至24.5%。
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。电镀铜可以用于各种金属表面,包括钢铁、铝合金、不锈钢等,具有广泛的应用范围。
电镀铜工艺短期将主要应用HJT和XBC电池领域,后续有望逐步向TOPCon电池导入。HJT电池利用本征非晶硅层将衬底与两侧掺杂非晶硅层完全隔开,通过高效钝化提升效率。光伏电镀铜基本可以分为水平电镀铜、VCP垂直电镀铜、龙门线电镀铜,电镀铜后采用的表面处理方式业界存在多种路线。主要工艺流程控制和添加剂在线路板行业使用时间久远技术已经成熟。电镀铜+电镀锡、电镀铜+化学沉锡、电镀铜+化学沉银几种路线。铜电镀工艺发展优势明显,较银浆丝网印刷具备更低的银浆成本、更优的导电性能、更好的塑性和高宽比,有望替代高银耗的丝网印刷技术,进一步提高电池效率和降低银浆成本,助力HJT和XBC电池降本增效和规模化发展。电镀铜取代银浆就是把格栅的线路做的更细。合肥高效电镀铜产线
电镀铜技术路线是对传统丝网印刷环节的替代,可以分为“种子层制备 +图形化+金属化+后处理”四大环节。江西光伏电镀铜路线
电镀铜的外观通常呈现出金属光泽,表面光滑平整,色泽呈现出深黄色或红棕色。电镀铜的外观质量与电镀工艺和材料有关,一般来说,电镀铜的外观质量越好,其表面光泽越强,色泽越鲜艳,且不易出现氧化、腐蚀等问题。电镀铜的外观质量受到多种因素的影响,如电镀液的成分、温度、电流密度、电镀时间等。在电镀过程中,如果电镀液的成分不均匀或温度、电流密度不稳定,就会导致电镀铜的外观质量不佳,表面可能会出现气泡、凹凸不平、色泽不均等问题。此外,电镀铜的外观质量还与基材的材料和表面处理有关。如果基材表面不平整或存在污垢、油脂等物质,就会影响电镀铜的外观质量。因此,在进行电镀铜之前,需要对基材进行适当的清洗和处理,以确保电镀铜的外观质量。江西光伏电镀铜路线