今天我來(lái)給大家整理一篇關(guān)于最全銅電鍍技術(shù)深度梳理，建議大家收藏起來(lái)，本文關(guān)于銅電鍍技術(shù)進(jìn)行深度的講解，對(duì)的電鍍銅知識(shí)進(jìn)行了擴(kuò)展，希望能幫助到大家。
       電鍍技術(shù)是利用電化學(xué)方法在導(dǎo)電固體表面沉積一層薄金屬、合金或復(fù)合材料的過(guò)程。

光伏銅電鍍技術(shù)屬于一種特殊的電解過(guò)程，利用電解原理在導(dǎo)電層表面沉積銅，主要基于種子層?xùn)啪€(xiàn)的方法替代絲網(wǎng)印刷制作電極，一般使用含銀的電鍍液，再用銅鍍層，從而減少銀漿用量，或者用銅鍍層完全代替銀漿，使成本更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

一、銅電鍍技術(shù)優(yōu)勢(shì)光伏銅電鍍技術(shù)是采用金屬銅完全代替銀漿作為柵線(xiàn)電極，具備低成本、高效率等優(yōu)勢(shì)。針對(duì)不同主流電池技術(shù)，光伏銅電鍍技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)也有所區(qū)別。1、HJT+銅電鍍：降本增效HJT銀漿用量相對(duì)較大，運(yùn)用銅電鍍技術(shù)降本的需求更為迫切。相較于HJT傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，預(yù)計(jì)目前可實(shí)現(xiàn)0.04元/W的成本下降。隨著銅電鍍?cè)O(shè)備逐步成熟，后續(xù)降本空間可觀。不過(guò)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，銅電鍍對(duì)于HJT的主要意義在于提效而非降本：即相較于傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，銅電鍍可以實(shí)現(xiàn)0.3%-0.5%的光電轉(zhuǎn)換效率提升。原因一是考慮銅電鍍25年左右導(dǎo)入量產(chǎn)，那么同樣應(yīng)考慮25年HJT的主流金屬化方案選擇，屆時(shí)大概率是銀包銅的方案依舊占主導(dǎo)，即應(yīng)去對(duì)比25年的銅電鍍和25年的銀包銅，目前0BB+50%銀含量的銀包銅漿料已可與遠(yuǎn)期的銅電鍍單W成本持平（單W0.08元），25年若銀包銅漿料的銀含量進(jìn)一步下降，大概率銀包銅的金屬化成本對(duì)低于銅電鍍；原因二是在行業(yè)選擇大幅擴(kuò)產(chǎn)TOPCon電池之后，HJT的參照對(duì)象便由PERC電池轉(zhuǎn)變?yōu)榱薚OPCon電池，在成本相對(duì)劣勢(shì)的情況下，HJT若想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，必須在電池效率上繼續(xù)向上突破，HJT電池目前金屬化體系主要有銀包銅和銅電鍍，僅銅電鍍可實(shí)現(xiàn)提效。

2、topcon+銅電鍍：改善Voc使用銅電鍍可幫助topcon電池實(shí)現(xiàn)低接觸電阻、改善Voc等。雙面TOPCon太陽(yáng)電池Ni/Cu/Ag電接觸的實(shí)現(xiàn)是基于激光接觸開(kāi)窗(LCO)與在線(xiàn)電鍍Ni/Cu/Ag結(jié)合。LCOs和鍍Ni/Cu/Ag的技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括：在n型TOPCon層和輕硼摻雜發(fā)射極上實(shí)現(xiàn)低接觸電阻、低接觸復(fù)合、硼發(fā)射極可改善Voc、具有低線(xiàn)電阻率的窄接觸寬度(<25μm)。3、BC+銅電鍍：成本、工藝匹配上當(dāng)前金屬化方案中，銅電鍍、銀漿各具優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期看，對(duì)于工藝復(fù)雜，人力、設(shè)備、材料成本高昂的BC電池而言，銅電鍍?cè)诔杀?、工藝匹配上表現(xiàn)出巨大潛力。（1）BC電池背面叉指狀的P區(qū)和N區(qū)在制作過(guò)程需要多次的掩膜和光刻技術(shù)，且之間的gap區(qū)域需非常精準(zhǔn)，與銅電鍍精細(xì)的掩膜光刻工藝適配，可以同時(shí)降低金屬化環(huán)節(jié)的設(shè)備投資成本。
（2）光刻工藝下，銅柵線(xiàn)線(xiàn)寬靈活可調(diào)且更加精細(xì)，易找到電流輸出與接觸面積的最佳平衡點(diǎn)。
（3）銅價(jià)格低廉，銅柵線(xiàn)材料成本低。
（4）純銅柵線(xiàn)相比銀漿導(dǎo)電性更好。

圖：IBC電池銅電鍍工藝
二、銅電鍍技術(shù)歷史發(fā)展
光伏銅電鍍技術(shù)已發(fā)展多年：2004年，SunPower在其Maxeon系列的IBC電池上運(yùn)用銅電鍍技術(shù)；2011年11月，日本Kaneka公司和比利時(shí)IMEC微電子研究中心在第21屆國(guó)際光伏科學(xué)和工程大會(huì)上展示了無(wú)銀HJT電池，通過(guò)電鍍銅連接6英寸硅基板的透明導(dǎo)電氧化層，實(shí)現(xiàn)超過(guò)21%轉(zhuǎn)換效率；2015年11月，Kaneka公司宣布采用銅接觸金屬化的雙面異質(zhì)結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池效率創(chuàng)紀(jì)錄達(dá)25.1%。2023年產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速：2020年以來(lái)，國(guó)內(nèi)多家光伏/發(fā)電企業(yè)(如海源復(fù)材、國(guó)電投、降基綠能、通威股份、愛(ài)旭股份。愛(ài)康科技等)紛紛布局銅電鍍技術(shù)，并與設(shè)備公司(如邁為股份、羅博特科、東威科技、芯碁微裝、捷得寶、太陽(yáng)井等)進(jìn)行合作，2023年產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望加速。

三、銅電鍍技術(shù)工藝流程銅電鍍工藝分為沉積種子層、圖形化、電鍍和后處理四部分。

1、種子層制備，通常采用PVD設(shè)備種子層的制備是為了改善銅金屬電極和透明導(dǎo)電薄膜（TCO）之間的粘附性以及電性能，同時(shí)防止燒結(jié)后銅向硅內(nèi)部的擴(kuò)散。種子層厚度約為100nm。種子層的制備方法：物理氣相沉淀（PVD）和化學(xué)氣相沉淀（CVD）、噴涂、印刷等方法。由于PVD方法技術(shù)門(mén)檻較低，因此目前PVD制備種子層為主流方法，其中主要采取濺鍍技術(shù)濺射金屬層。在制備過(guò)程中，種子層制備可與透明導(dǎo)電薄膜制備使用同一臺(tái)PVD設(shè)備，或使用兩臺(tái)PVD設(shè)備，只需將靶材更換為金屬銅。此外，已有部分企業(yè)采取無(wú)種子層電鍍方案。如邁為股份采用低銦含量的TCO工藝結(jié)合Sun Drive公司的銅電鍍柵線(xiàn)（柵線(xiàn)寬度可達(dá)9μm，高度7μm），聯(lián)合將低成本HJT電池的轉(zhuǎn)換效率提高至25.94%。

無(wú)種子層相比有種子層的好處在于可以節(jié)約PVD的設(shè)備成本，同時(shí)由于沒(méi)有種子層進(jìn)入顯影液，后續(xù)工藝步驟的處理相對(duì)更加簡(jiǎn)單。

無(wú)種子層的開(kāi)發(fā)難度較大，當(dāng)前銅電鍍以有種子層的路線(xiàn)為主。2、圖形化：核心環(huán)節(jié)之一，工藝成熟但路線(xiàn)不一圖形化是銅電鍍工藝中核心環(huán)節(jié)之一，包括噴涂感光膠層，曝光、顯影。目前5種路線(xiàn)（投影式、接近式、LDI、噴墨打印、激光），HJT銅電鍍的圖形化路線(xiàn)尚未最終確定。當(dāng)前異質(zhì)結(jié)電池的銅電鍍圖形化環(huán)節(jié)共有5種技術(shù)路線(xiàn)可供選擇：一是需要使用掩膜的投影式光刻；二是同樣需要使用掩膜的接近接觸式光刻；三是無(wú)需使用掩膜的LDI激光直寫(xiě)，LDI設(shè)備主要由芯碁微裝提供；四是噴墨打??；五是激光開(kāi)槽，該方式一般用于IBC電池，主要用于IBC電池的背面柵線(xiàn)制備。

四、整體來(lái)看，對(duì)于異質(zhì)結(jié)電池而言，傳統(tǒng)光刻路線(xiàn)中的投影式光刻、接近接觸式光刻、LDI激光直寫(xiě)的相關(guān)設(shè)備產(chǎn)能和成本均在動(dòng)態(tài)變化，目前圖形化的技術(shù)路線(xiàn)尚未完全統(tǒng)一；激光工藝在IBC電池中的應(yīng)用相對(duì)合適，帝爾激光應(yīng)用于BC電池的激光微蝕刻設(shè)備已經(jīng)取得頭部客戶(hù)量產(chǎn)訂單。相關(guān)公司：圖形化環(huán)節(jié)核心設(shè)備為曝光機(jī)，目前主要布局公司包括芯碁微裝、蘇大維格、太陽(yáng)井、捷得寶等。芯碁微裝憑借在泛半導(dǎo)體、PCB領(lǐng)域直寫(xiě)光刻技術(shù)積淀，正積極切入HJT銅電鍍環(huán)節(jié)，提供LDI設(shè)備，蘇大維格布局投影式掩膜光刻設(shè)備。此外，太陽(yáng)井、捷得寶等為客戶(hù)提供整線(xiàn)或相關(guān)設(shè)備。

3、電鍍銅：核心環(huán)節(jié)之一，技術(shù)難點(diǎn)仍待突破電鍍也是銅電鍍工藝中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。電鍍技術(shù)是利用電化學(xué)方法在導(dǎo)電固體表面沉積一層薄金屬、合金或復(fù)合材料的過(guò)程,是一種特殊的電解過(guò)程。銅電鍍的金屬化共有5種技術(shù)路線(xiàn)：?jiǎn)蚊娴墓庹T導(dǎo)式水平電鍍、雙面的水平電鍍、掛鍍式、垂直連續(xù)電鍍、VDI電鍍，出于光伏的量產(chǎn)級(jí)別產(chǎn)能需求，目前產(chǎn)業(yè)主要開(kāi)發(fā)的是垂直連續(xù)電鍍、雙面水平電鍍和VDI電鍍。相關(guān)公司：目前東威科技已實(shí)現(xiàn)8000片/小時(shí)的光伏垂直鍍銅設(shè)備的研發(fā)；而羅博特科業(yè)界首創(chuàng)新型異質(zhì)結(jié)電池銅電鍍裝備技術(shù)方案有別于上述現(xiàn)有技術(shù)方案，重點(diǎn)解決了目前生產(chǎn)中產(chǎn)能低、運(yùn)營(yíng)成本高等核心問(wèn)題，已發(fā)往客戶(hù)端驗(yàn)證。

4、后處理——技術(shù)工藝成熟后處理的主要作用是去除感光材料和種子層，露出TCO層。工藝主要包括干法和濕法：濕法蝕刻使用溶液腐蝕和刮掉表面，可以快速且廉價(jià)的加工，但是加工精度較低，一般適用于尺度較大（大于3nm）的情況以及用來(lái)腐蝕硅片上某些層或用來(lái)去除干法刻蝕后的殘留物；干法蝕刻不使用溶液，而是使用氣體撞擊基板表面進(jìn)行刮擦，特點(diǎn)是加工精度高。之前，刻蝕后的光刻膠是用濕法完成的，但是濕法很難去除刻蝕中發(fā)生變質(zhì)的光刻膠，同時(shí)存在廢液處理問(wèn)題，因此干法刻蝕去膠成為趨勢(shì)。

蝕刻技術(shù)較為成熟：銅種子層的刻蝕工藝已經(jīng)在半導(dǎo)體行業(yè)使用了幾十年，技術(shù)較為成熟。目前干法刻蝕市場(chǎng)占比90%，濕法刻蝕占比10%。四：市場(chǎng)分析1、市場(chǎng)空間測(cè)算相較于銀包銅+0BB/NBB工藝，銅電鍍量產(chǎn)化進(jìn)度較慢，優(yōu)勢(shì)在于可助力電池提效0.3-0.5%+（絕對(duì)量），進(jìn)而提高高端組件功率。預(yù)計(jì)銀包銅+0BB/NBB將是短期內(nèi)HJT電池量產(chǎn)化的主要降本路徑，銅電鍍有望于2023-2024年加快中試，并于2024年逐步導(dǎo)入量產(chǎn)。隨著工藝經(jīng)濟(jì)性持續(xù)優(yōu)化，銅電鍍發(fā)展優(yōu)勢(shì)有望強(qiáng)化。
預(yù)計(jì)23-26年P(guān)VD市場(chǎng)空間分別為5.58、12.18、33.25、144.00億元，23-26年圖形化市場(chǎng)空間分別為2.23、5.22、19.30、77.55億元；金屬化市場(chǎng)空間分別為6.69、14.50、45.40、155.10億元。23-26年預(yù)計(jì)HJT新增擴(kuò)產(chǎn)分別為55、100、200、400GW，topcon新增擴(kuò)產(chǎn)預(yù)計(jì)分別為300、300、200、100GW， BC新增擴(kuò)產(chǎn)預(yù)計(jì)分別為35、60、100、150GW ；銅電鍍隨著技術(shù)逐步成熟，預(yù)計(jì)23-26年在新擴(kuò)產(chǎn)電池中滲透率逐步提升；23-26年曝光設(shè)備的單GW價(jià)值量分別為0.20、0.18、0.17、0.15億元，圖形化設(shè)備的單GW價(jià)值量合計(jì)分別為0.30、0.27、0.255、0.225億元；23-26年金屬化設(shè)備的單GW價(jià)值量分別為0.6、0.5、0.4、0.3億元。

圖：2022-2026年國(guó)內(nèi)銅電鍍市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)

五、2、尚未解決難點(diǎn)目前銅電鍍量產(chǎn)難點(diǎn)僅剩設(shè)備穩(wěn)定性、油墨材料和環(huán)保問(wèn)題，脫柵、氧化、良率等問(wèn)題均已解決。已解決難點(diǎn)：
（1）使用銅電鍍技術(shù)會(huì)對(duì)電池片的良率造成影響：由于相比絲網(wǎng)印刷而言銅電鍍多了幾道包含濕法在內(nèi)的工藝步驟，因此預(yù)計(jì)會(huì)對(duì)電池片的良率產(chǎn)生一定影響，太陽(yáng)井200MW產(chǎn)線(xiàn)150μm硅片銅電鍍良率已可做到95%，良率問(wèn)題基本解決；（2）銅柵線(xiàn)的氧化問(wèn)題：銅柵線(xiàn)在制作過(guò)程中會(huì)在兩個(gè)環(huán)節(jié)可能被氧化，一是用磁控濺射做完的種子層需要進(jìn)入顯影液中時(shí)；二是電池片生產(chǎn)完成沒(méi)有短時(shí)間內(nèi)完成封裝時(shí)，防止銅氧化的解決辦法是鍍錫，錫的厚度約為1微米，目前來(lái)看也已基本解決； （3）銅柵線(xiàn)相比銀柵線(xiàn)更易出現(xiàn)脫柵：銅柵線(xiàn)是實(shí)心的，且寬度更細(xì)，與TCO接觸面積更小，可通過(guò)低應(yīng)力技術(shù)解決。待解決難點(diǎn)：（1）設(shè)備穩(wěn)定性有待驗(yàn)證：邁為的絲網(wǎng)印刷機(jī)每小時(shí)可生產(chǎn)14400片G12半片和15000片M10半片。截至2023年2月，圖形化環(huán)節(jié)，芯碁微裝的LDI設(shè)備產(chǎn)能為6000片/h；金屬化環(huán)節(jié)，截至2023年4月，東威科技產(chǎn)能8000片/h的VCP設(shè)備正在制造，具有破片率低、均勻性好等優(yōu)勢(shì)；23年6月，羅博特科GW級(jí)VDI電鍍?cè)O(shè)備發(fā)貨。設(shè)備產(chǎn)能問(wèn)題已基本解決，主要在驗(yàn)證設(shè)備穩(wěn)定性；（2）合適的油墨材料開(kāi)發(fā)比較難：圖形化環(huán)節(jié)中可以匹配光伏需求的低成本油墨開(kāi)發(fā)較難；（3）銅電鍍工藝可能會(huì)存在環(huán)保問(wèn)題：銅電鍍使用的濕膜中含有油墨，油墨是有機(jī)污染物，且顯影和電鍍環(huán)節(jié)都會(huì)有廢水產(chǎn)生，一方面通過(guò)環(huán)評(píng)指標(biāo)存在難度，另一方面進(jìn)行污水處理會(huì)進(jìn)一步增加量產(chǎn)成本。

表：銅電鍍之前的量產(chǎn)難點(diǎn)目前來(lái)看有半數(shù)已基本得到解決

六、3、應(yīng)用端現(xiàn)狀（1）HJT+銅電鍍與其他主流電池技術(shù)相比，銅電鍍?cè)贖JT上的應(yīng)用更為成熟。目前通威股份（太陽(yáng)井）、海源復(fù)材、國(guó)電投等企業(yè)采取不同技術(shù)方案，2022年產(chǎn)業(yè)鏈合作有限，并無(wú)一家企業(yè)完全跑通所有環(huán)節(jié)，2023H1起產(chǎn)業(yè)鏈合作加強(qiáng)，2023H2起中試驗(yàn)證加速，2024年有望進(jìn)入小批量量產(chǎn)階段。2023年8月，太陽(yáng)井與客戶(hù)簽署GW級(jí)異質(zhì)結(jié)銅電鍍技術(shù)框架合作協(xié)議，雙方具體約定前期中試線(xiàn)合作項(xiàng)目部分指標(biāo)的進(jìn)一 步提升標(biāo)準(zhǔn)，以及指標(biāo)按期達(dá)成前提下，太陽(yáng)井為客戶(hù)擬提供GW級(jí)銅電鍍整線(xiàn)的具體工序設(shè)備清單與設(shè)備參數(shù)要求，同時(shí) 約定設(shè)備到貨安裝完成后的階段爬坡指標(biāo)。

目前，通威投資近一個(gè)億，建設(shè)了以銅電鍍技術(shù)為核心的HJT產(chǎn)線(xiàn)，占股近40%。通威的HJT產(chǎn)線(xiàn)目前已經(jīng)能夠出片，盡管在實(shí)驗(yàn)室階段就已經(jīng)能夠做到這一點(diǎn)。然而，目前產(chǎn)出的電池片還不能進(jìn)行銷(xiāo)售，因?yàn)楫a(chǎn)線(xiàn)尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，電池片的搬運(yùn)過(guò)程仍然需要手工操作。
由于HJT產(chǎn)線(xiàn)的工序較長(zhǎng)，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，電池片的搬運(yùn)過(guò)程仍需手工操作，這在一定程度上影響了產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率。此外，新技術(shù)的設(shè)備成本較高，如1G瓦的設(shè)備成本大約為1.2億，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)技術(shù)的設(shè)備成本。至于良率，目前情況并不樂(lè)觀，因?yàn)楣に嚿形赐耆芡?，良率可能很低。?）topcon+銅電鍍
國(guó)外SunPower和Tetrasun等公司2020年以前已開(kāi)始研究topcon電池的銅電鍍：2020年左右，SunPower和Tetrasun等公司推出了用于鈍化接觸太陽(yáng)能電池的電鍍接觸技術(shù)，并在Fraunhofer ISE的topcon電池中首次引入了電鍍接觸，旨在接觸區(qū)域摻硼發(fā)射極，使電池效率高達(dá)23.4%。Fraunhofer ISE開(kāi)發(fā)的帶有金屬鍍層接觸的topcon電池的后段工藝流程包括激光燒蝕、退火、預(yù)清洗、電鍍、退火。topcon電池銅電鍍需用到激光等設(shè)備，截至23年4月帝爾激光已取得量產(chǎn)訂單，21年有4家企業(yè)與捷得寶合作開(kāi)發(fā)topcon電鍍：topcon電池的電鍍需用到激光高精超細(xì)圖形化設(shè)備，截至2023年4月帝爾激光已取得頭部客戶(hù)量產(chǎn)訂單；2021年在與捷得寶持續(xù)合作進(jìn)行銅柵線(xiàn)驗(yàn)證的客戶(hù)，國(guó)內(nèi)外共有12家，其中8家的技術(shù)路線(xiàn)是 HJT，其他4家則是topcon。

圖：TOPCon電池銅電鍍的工藝路線(xiàn)之一（3）BC+銅電鍍
SunPower的IBC電池金屬化環(huán)節(jié)采用銅電鍍工藝完成，激光在其中主要起到開(kāi)槽作用。由于IBC電池的正面有沒(méi)有柵線(xiàn)，柵線(xiàn)全部集中于背面，如果使用銀漿的話(huà)金屬化成本較高，采用銅柵線(xiàn)可節(jié)約漿料成本，同時(shí)，IBC電池背面的SiNx層較厚，天然也可以作用掩膜層。

圖：SunPower IBC電池的銅電鍍工藝流程目前，隆基以 BC 電池作為公司未來(lái)主要技術(shù)路線(xiàn)，其中 HPBC、TBC、HBC 各具優(yōu)勢(shì)，愛(ài)旭主推無(wú)銀化的 ABC 技術(shù)路線(xiàn)， 多家頭部電池組件企業(yè)已布局 BC 技術(shù)，未來(lái)伴隨 XBC 電池?cái)U(kuò)產(chǎn)，無(wú)銀化電鍍銅工藝有望加速導(dǎo)入生產(chǎn)。五、銅電鍍相關(guān)公司1、設(shè)備公司當(dāng)前，電鍍銅技術(shù)研發(fā)與客戶(hù)端驗(yàn)證正加速推進(jìn)，羅博特科、芯碁微裝、太陽(yáng)井、東威科技、邁為股份等電鍍銅設(shè)備企業(yè)加速布局。

2、電池片公司HJT太陽(yáng)能電池片布局銅電鍍，海源復(fù)材、華晟、通威、愛(ài)旭、寶馨科技等公司為代表。

以上便是最全銅電鍍技術(shù)深度梳理，給大家講解了銅電鍍技術(shù)歷史發(fā)展、目前銅電鍍量產(chǎn)難點(diǎn)，在應(yīng)用端方面情況等等，讓我們更好對(duì)這方面有更全面的了解。
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