光伏新技术系列学习笔记-电镀铜

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【行业情况介绍】

电镀铜最早是赛昂在十几年前开始做，比较大的产业化项目有赛昂、金石等，产业化项目只推进到中试或大试的阶段。金石和赛昂是干膜挂镀方法，整体的工艺整合没有完成。公司从2017年开始创业，2020年开始大规模快速技术开发，2017-2020年主要做实验，2020年经历实验室放大以及小试，2021年做中试，2022年初至今和客户做大试。目前公司开发出了一套可能产业化的技术方案，还有部分技术难题没有完全解决。

【Q&A】

Q：近期设备厂商（图形化以及金属化方面的设备厂商）的进展，以及下游验证情况如何？

A：我们大试线一直在一条线上持续迭代，一般设备制造周期和改进周期2-3个月，2-3个月内不会有突飞猛进的变化。

Q：目前图形化有好几种路线，路线选择您怎么看？

A：2020年小试、中试时公司选择了LDI路线，当时路线选择在内部保密，交付给客户后才被大家广泛所知。当时选择这个方案是基于在研发状态等其他原因，比如图案在研发的状态，需要快速的编辑，所以当时我们选择LID路线。曝光这个环节不是特别重要，因为它只是曝光的方式，比如现在有掩膜板曝光的方式，公司早就做过这条技术路线。

Q：图形化路线中湿膜+直写光刻是未来主流吗？

A：这是可能的方向，2020年开始公司在这条路上做了三年，和客户的大试线就是用这个方法，但它并不是唯一的解决方案，公司现在也使用不是LDI的方法。

Q：水平电镀设备、工艺目前进展如何？

A：水平电镀有很多种方案，行业内最早的水平电镀方案是RENA的（上面有一个毛刷，底下是电镀液，硅片上表面接触导电刷），但这个方法异质结电池无法使用，而且是单面的。尚德CTO在2015年的时候写了一篇专利滚轮导电（下表面一半滚轮、一半电镀槽，上表面是对称的），一家友商获取了这个设备并迭代，认为这样做可以解决异质结电池电镀的问题。这个方案公司做了3年，但在量产时有难度（导电滚轮和开口的种子层需要稳定接触，不能产生火花，否则会损失；滚轮在长期运行时会造成滚轮损伤或开口退镀的问题），结论是量产比较难。2021年底公司放弃了这条技术路线的探索。

Q：现在单GW产线电镀铜设备投资金额是多少，未来能降到什么水平？

A：要配合异质结整体设备降本的过程，电镀设备不能特别贵，公司目标要把电镀环节设备投资控制在3000万/GW以内。这不难实现，因为40-50米长的光伏电池湿法设备在500万人民币，两台做1GW1000万人民币以内，电镀设备比普通湿法设备贵一些。目前没有达到量产阶段，设备成本难以核算，目前公司单电镀环节可以做到3000万/GW的设备成本。

Q：电镀铜方案和目前异质结0BB、银包铜两种方案相比，电镀铜成本优势？

A： 只用0BB，金属化的每瓦成本可以降到0.12元以下，银包铜水平相近，两者结合后会降到0.1元以下。因为电镀铜成本（算上折旧）在0.1-0.11元。如果0BB和银包铜都成功，会比电镀铜的成本低，因为要考虑电镀铜额外步骤以及材料、良率损失造成的成本上升，所以0BB或者银包铜单个方案成本比电镀铜高，两个方案都做出来会比电镀铜成本低。

Q：电镀铜会有效率加成多少？

A：在电镀过程中不会损伤电池片以及可靠性，且栅线15微米以内的情况下，可以提升0.3%左右的转化效率，对应组件的功率15W左右，我们还没有达到这个水平。

Q：电镀铜未来会完全取代银包铜吗？

A：银包铜有一些可靠性的风险，不是特别稳定，个人认为银包铜有一些风险。对于银包铜来说，假设能解决长期可靠性问题可以降本。

Q：现在产业化进展来看，银包铜比电镀铜要快？

A：是的，因为银包铜简单，它本身是已经存在的东西改变浆料，工艺基本不用改。但是电镀铜需要很多步骤的工艺控制，包括材料，包括整个工艺设备材料的全方位整合，比银包铜的银浆要难很多。

Q：电镀铜整体量产产业化要多久？

A：乐观情况下2024年，假设今年大产能电镀设备解决方案能有初步的验证，以及大试产线的连续运行。

Q：从中试以及大试来看，采用电镀铜方案的良率怎么样？

A：从电学角度，满足大试线的需求，至少满足90%以上的良率，离98%或者更高的良率有差距。

Q：目前电镀药水和掩膜材料在试验线上单W用量和成本情况如何？

A：电镀药水主要考虑添加剂成本，基础的酸碱，铜、锡等金属，我们只供添加剂，添加剂价格0.01-0.02元/W之间，掩膜材料0.02元左右。

Q：电解液废水处理等环保问题会带来多大的成本增加？

A：废水成本有非常成熟的解决方案，核算到每W成本，针对电镀这个环节的废水处理是完全可以控制在0.01元/W以内。公司的废水站在厂外，是自己生产基地自建的废水站，委外的价格更高。

Q：电镀铜未来降本空间怎么样？

A：电镀铜量产后（算上材料、设备折旧）成本在0.1-0.11元，大规模量产可能控制在0.1元/W，后续降幅较低；小规模的价格更高。设备上，量产10GW级别，电镀所有环节在9000万以下较难。

Q：行业有人说目前低温银浆国产化加速，价格会下来，会不会对电镀铜造成一定的冲击？

A：低温银浆国产化局限在银的价格，它只是降加工成本。电镀铜确实在面临着一些减银方案或者银浆价格下降的压力，从产品角度，要比低温银浆方案更好，成本要更低才可以，因为它本身增加了复杂度。

Q：不管银浆价格目前来看怎么降，电镀铜不会受影响，量产之后大家还是会选择这个方案是吗？

A：异质结从基础原理来看，除非银浆不用低温，或者低温银浆导电率大幅提升，才有可能造成电镀没有用。目前如果电镀工艺控制好，并且产业化节奏不这么慢的情况下，是有机会的。

Q：主流这几家厂商（通威、隆基等）在电镀铜方面进展情况如何？

A：我们供应设备和材料，通威是我们的客户在进行中试。隆基有研发，但没有规模试验，类似的工艺他们可以做能发电的电池片。

Q：隆基是不是除了电镀外，还采用其他的方案？

A：隆基技术路径比较多，比如激光转印、钢板印刷、0BB等，各公司针对不同的技术路线所做的规模放大过程不太一样。

Q：通威2024年会更大规模导入电镀铜技术吗？

A：乐观情况下2024年有可能。

Q：去年6月份爱旭提出“无银化”，情况和进度？

A：爱旭是ABC电池的电镀技术，和SunPower IVC电池的电镀技术同源，爱旭进行了电镀设备商的创新，也尝试了水平类的电镀设备。对于IBC、异质结和TOPCon，电镀差异非常大，因为工艺不同，整体解决方案不一样，只有电镀添加剂或者电镀环节的设备有相似性。

Q：除了异质结外，TOPCon和IBC大规模采用会带来效率提升吗？

A：主要是工艺的问题。隆基之前做过TOPCon的电镀，没有量产。后续针对TOPCon电镀研发，全行业投入在实验室级别。针对IBC技术路线分IBC电池结构，隆基也有IBC电池的研发项目。

Q：目前电镀铜行业有哪些公司在做，进度如何？

A：公司进度较快，目前其他家的设备商还在实验室状态，或者针对某一个设备进行开发。

Q：电镀铜成本拆到设备、材料是多少？

A：假设材料直接制造，材料整体在0.07元左右（软膜材料0.02元，电镀添加剂0.02元，0.01元的铜的靶材成本，0.01-0.02元在酸碱铜烯等基础耗材），0.02-0.03元是设备折旧(包含PVD折旧0.03元)，0.01-0.02元是人工、水电、厂务、废水处理摊销。

Q：异质结有可能做到双面的电镀吗？

A：现在尝试的所有方面都是双面，因为单面更难，异质结如果镀单面要保护另外一面，再保护反面。无论是挂镀方案、连续电镀还是水平电镀，除了RENA的方案是单面的，且在异质结上无法使用。

Q：公司的直写光刻机是直采还是外购？光刻机价值一台多少钱？

A：目前所有设备，包括图形化以及电镀相关环节都是自己造的。直写光刻可以达到20微米以内，最高的是15微米，如果用高分辨率，10-15微米也有可能。根据不同的配置，直写光价格不一样，如高分辨率的镜头数量多，产能低。我们在分辨率和价格方面做了一些妥协，我们LDI的方案每GW可以控制在3千万以内。如果用更高的分辨率更贵。

Q：东威科技现状以及东威科技的产品用在哪些环节？

A：2020年跟他们合作，在VCP技术路线下，制造仅垂直连续电镀一个环节的设备。当时公司在2021年的中试线上试了2台东威科技的设备，一些重要参数没有符合预期。垂直电镀路线在2022年没有继续和东威科技合作，后面他们给迈为做了规模小于之前中试的机器，并宣称有更大产能的解决方案，在公司评估可行之后愿意尝试使用。

Q：电镀铜的技术壁垒主要在哪儿？

A：壁垒有比较多的方面，首先工艺上比如如何不损伤电池片达到比较高的转换效率；如何在组件可靠性方面不受到不良影响；如何不端栅、如何不脱栅；如何形成比较好的拉力；如何把上链做细等，和材料、工艺、设备高度相关。其他壁垒在未来解决某些问题会增加化学品使用，或者是随着产线进化不断优化。

Q：电镀铜未来能不能完全实现对银浆的替代呢？

A：是的。用这个解决方案之后不需要使用银。

Q：现在电镀产能是多少？

A：希望在2023年内能找到一个方案达到6000片/小时，现在低于这个数据。

Q：如果做到6000片/小时，可以达到0.11元左右的成本吗？

A：0.11元在一定的量的基础上，量产至少几GW的规模。

Q：激光直写会考虑外购吗？

A：公司自己有这些设备，如果别人的设备做的更好，可以考虑合作或外购或一起向客户销售。

Q：会去评估其他的图形化方案吗？

A：从曝光角度来讲，普通的掩膜板曝光也可以，已经通过验证了。

Q：会考虑和HJT整线或者其他设备厂合作，推出整体的解决方案吗？

A：当公司的技术可以进行更大销售时，会考虑合作。现在也可以，但还有一些问题需要解决，如果销售更多，需要同时去很多现场解决问题，会减慢公司开发速度。

Q：预期6000片目标什么时候可以达到？

A：乐观来看，争取今年底能达到6000片的解决方案，未来持续去增加产能。

Q：现在湿法印刷是多少？

A：1万多片。电镀难点是第一时间长，第二需要一片一片做，造成电镀大产能设备比较难。

Q：成本9000万到1亿，拆分的话，湿法设备大概1000万，电镀设备3000万，其他是怎样的？

A：曝光设备希望在2000-3000万左右，电镀环节是3000万以内，剩下5000-6000万是其他环节，比如涂布设备、显影、去膜等周边设备，都包含了自动化的价格。

Q：隆基具体的电镀进展？进度和公司相比怎么样？

A：他们一直在研发异质结电镀、IBC电镀等。从产业化角度来讲，公司在异质结电镀领域是第一。

Q：电镀环节上，公司这条技术路线还有什么问题？

A：有工艺整合问题和工程上的问题，另外科学上需要一些创新或者新的方法。

Q：今年可以达到4000片吗？

A：如果能突破，6000片可以达到的，从4000到6000不难。如果突破不了，从现在4000到6000较难。