铜电镀工艺流程、设备及市场规模测算

铜电镀是电池片电极金属化环节中降低成本、提高效率的重要技术。

铜电镀工艺流程为：1）种子层制备：具体工艺为镀种子层，主要是增加铜镀层和透明导电薄膜之间的附着力，防止电极脱 落；2）图形化：具体工艺包括喷涂感光胶层，曝光、显影，显现出在感光胶上的图形；3）电镀：这是金属化的一步，将 电池片插在电解池中还原溶液中的铜离子为铜金属，完成铜的沉淀；4）后处理：主要包括去感光胶、刻蚀种子层，镀焊接 层等流程，前者主要采用清洗机对残留在表面的感光胶进行处理，露出种子层，并刻蚀种子层；后者主要目的是通过电镀锡 保护层，防止铜氧化，延长电池寿命。在铜电镀设备中，曝光和电镀设备为两大核心设备。

种子层的制备是为了改善铜金属电极和透明导电薄膜（TCO）之间的粘附性以及电性能，同时防止烧结后铜向硅内部的扩 散。种子层厚度约为100nm。 种子层的制备材料：金属铜（Cu）、镍（Ni）、铜镍合金、钛（Ti）、钨（W）。 所用材料需要具有不易氧化、低电阻率并与TCO膜层接触好、耐电解液腐蚀、可被刻烛工艺腐蚀的特性。其中，镍价格相 对便宜，但铜具有更低的接触电阻，而钛和钨价格高经济效益不高。

种子层的制备方法：物理气相沉淀（PVD）和化学气相沉淀（CVD）、喷涂、印刷等方法。 由于PVD方法技术门槛较低，因此目前PVD制备种子层为主流方法，其中主要采取溅镀技术溅射金属层。在制备过程中， 种子层制备可与透明导电薄膜制备使用同一台PVD设备，或使用两台PVD设备，只需将靶材更换为金属铜。 此外，已有部分企业采取无种子层电镀方案。如迈为股份采用低铟含量的TCO工艺结合SunDrive公司的铜电镀栅线（栅线 宽度可达9μm，高度7μm），联合将低成本HJT电池的转换效率提高至25.94%。

图形化是铜电镀工艺中核心环节之一，包括喷涂感光胶层，曝光、显 影。 其中，感光材料有：1）干膜材料；2）光刻胶；3）湿膜油墨。其精 度均满足铜电镀工艺要求，材料的选取与使用的图形化工艺有关。 干膜：一种高分子材料，通过紫外线照射后产生一种聚合反应，形成 一种稳定的物质附着于板面，达到阻挡电镀和蚀刻的功能。其优势在 于提高电镀的均匀性，操作简单，但设备成本较高，工艺更为复杂。 湿膜：指对紫外线敏感，并能够通过紫外线固化的感光油墨。优势在 于油墨的价格远低于干膜，能够满足光伏行业量产的需求；且所需设 备数量少；所制备的铜栅线更窄，可控性更强。劣势在于残余油墨不 太容易去除，易影响电池电流密度，目前也在不断改进中。

光刻胶：又称光致抗蚀剂，是指通过紫外线、电子束、离子束、X射线 等照射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。根据显影原理可分 为正性光刻胶和负性光刻胶，前者被曝光的区域溶于显影剂中，在蚀 刻过程中光照区域被去除，留下光线未照到区域；后者则相反。 在传统掩膜工艺中，常采用湿膜+曝光显影结合，主流技术为喷墨打印、 丝网印刷、喷印刻槽等。若采用前两者技术，可在喷涂感光材料的同 时直接印刷出图形，工艺简单，减少曝光显影步骤的成本；缺点在于 所生产的铜栅线具有上宽下窄的特点，降低光照效率。若采用丝网印 刷工艺，与金属化丝印设备相同。

曝光、显影环节主要是将图形转移至感光材料上。 主流技术如下：1）普通掩膜光刻+显影；2）激光直写+显影；3）喷墨打印；4）激光开槽。其中，激光直写式光刻技术是 目前光伏铜电镀领域最为主流的技术，掩膜光刻也有厂家在推进。 普通掩膜光刻技术：分为接近、接触式光刻、投影光刻。其中，投影式光刻技术是通过掩膜板，激光发射器发射一束光至镜 面，再反射至掩膜板上，掩膜板将初始设计的图形转移至感光材料上，再进行铜电镀。该技术虽然能够生成比例更小、更精 细的图像，但是成本过高，实际应用仍未落地。

激光直写技术：无需掩膜版，通过计算机控制的高精度光束将所涉及的图形投影至光刻胶基片表面，直接进行扫描曝光。该 技术的精度满足铜电镀要求，且可节约掩膜版的成本。 激光开槽：节约曝光显影步骤的成本，技术壁垒较高，难以控制开槽宽度。开槽过窄可能会导致槽形状不佳，过宽会导致激 光能量过强容易损伤电池表面，且对TCO薄膜损失严重，因此不适合HJT电池使用，但在TOPCon/IBC电池中能够应用。

目前电镀铜投资额约为1.5-2亿元。随着规模产业化，设备产线投资额目标有望降低到1-1.2亿元。 目前图像化环节PVD投资额约为4000-5000万元/GW，曝光机设备约为5000万元、电镀环节电镀机5000万元/GW（2-3 台），其他设备有印刷机、清洗机等。 ️ 经过以下测算，预计2026年HJT铜电镀设备市场规模达到85.85亿元，其中曝光机和镀铜设备市场规模分别为27.47亿元和 30.05亿元。