铜电镀制作工艺流程及市场空间如何？

图形化设备为核心设备。

1.铜电镀的制作工艺与流程

HJT铜电镀制作工艺主要为图形化与金属化两大环节，分为五大主要步骤。 第一步，沉积种子层。若镀层直接与TCO接触，附着性较弱，铜电极容易脱落，会影响后续的组件焊接的可靠性，因此需要一层种子层来增加结 合力。 第二步，图形化。在种子层上制作电极的形貌。喷涂感光胶，并通过LDI曝光机、显影机进行曝光显影。

第三步，铜电镀。按照曝光显影后的图形，进行双面电镀铜。即在种子层上面电镀铜+电镀锡、或者电镀铜+化学锡、或者电镀铜+化学银等等。电镀的铜主要起导电作用，锡和银主要起焊接和保护作用因为（1）铜很容易被氧化，需要锡或者银保护；（2）铜本身不能焊接，需要用锡和银起焊接作用。第四步去除感光胶。第二步为了图形化，喷涂了感光胶，需要将剩余的感光胶去除。因此需要在退膜机中清洗感光胶后漏出种子层。第五步，蚀刻种子层。需要将第一步剩余的种子层去除。因此使用蚀刻机刻蚀种子层，进而得到完整的铜电极。

铜电镀的制作工艺与流程——第一步：沉积种子层

第一步：沉积种子层。若镀层直接与TCO接触，附着性较弱，铜电极容易脱落，会影响后续的组件焊接的可靠性。因此，需要在整个TCO上制备一层种子层（100nm）以改善铜栅线的附着性，种子层制备工艺主要包括PVD（物理气相沉积）与RPD（离子反应镀膜）等技术。

有种子层电镀方案优势 1）改善电镀金属与TCO膜之间的附着性能：若无种子层，金属直接镀在TCO膜上，附着性较差，易造成电极脱落，而镀完TCO膜后再镀种子层，可以改善电极的附着性能。 2）种子层制备工艺已相对成熟：目前市面上流行的种子层制备方法主要包括物理方法沉积（PVD）、 RPD（离子反应镀膜）等技术，现在最主流的方法则是PVD（物理气相沉积），该方法门槛低且工艺成熟。3）种子层能够起到阻隔作用：铜电镀的一大困难在于铜电极向硅内部扩散速度很快，将导致电池的转换效率降低，而种子层的材料一般是选用金 属镍，金属镍具有良好的导电性，同时能够有效阻止电镀铜金属向硅内部扩散。

有种子层电镀方案劣势 增加了沉积种子层环节，后续需要蚀刻种子层，使得电镀铜的技术工艺更复杂，成本与良率均受到负面影响。 种子层制备方式：PVD磁控溅射为目前主流工艺。PVD具有成本较低、镀膜工艺成熟、设备供应商较多、可满足规模化需求等优势。

铜电镀的制作工艺与流程——第二步：图形化

第二步，图形化。主流技术路线为曝光显影方式，其他方式有激光开槽、喷墨打印等。 曝光显影：通过曝光显影在种子层上显现电极形貌完成图形转移。根据是否使用掩膜，光刻可分为掩膜光刻与直写光刻。光源发出的光束，经掩膜版 在感光材料上成像，称为掩膜光刻。通过计算机控制高精度光束，进而聚焦投影至涂覆有感光材料的基材表面上，无需掩膜直接进行扫描曝光的技术， 即为直写光刻。

激光开槽：适用于PERC和TOPCon，因为其蓝膜材料为绝缘的氧化硅或氮化硅，只需用激光对其开槽，打掉氮化硅即可进行后续的电镀。但是将激 光开槽应用于HJT铜电镀路线，有两个问题，第一，HJT很薄，激光开槽对电池损伤较大；第二，激光开槽会影响铜电极的形貌，铜会生长成蘑菇型， 蘑菇型会导致藏污纳垢及一些酸碱残留，这样会影响转换效率，同时，宽度过大也会影响电流，此外，蘑菇型的力学结构也较差，容易脱落。 喷墨打印：精度越高需要墨滴越小，墨滴越小需要打印的次数越多，同时墨滴小了容易堵住喷口，因此效率不高，在铜电镀工艺上实现10-20μm的高 精度时，由于需要控制墨滴大小，造成产能速度较慢，目前不适用铜电镀量产。

铜电镀的制作工艺与流程——第三步：电镀铜

第三步，电镀铜。浸泡在相应的溶液（一般为硫酸铜）中，通过电解制得铜电极，电镀方式可分为垂直电镀、水平电镀与花篮式电镀。 1）垂直电镀：PCB垂直电镀目前应用较广，但其难以完全移植至光伏领域。主要代表企业为东威科技、太阳井。 优势：从PCB行业改造而来，技术较成熟，工艺较简单，应用便捷。 劣势：垂直电镀需要用夹具夹住电池片，这种情况下，第一，在薄片化趋势下，电池片很容易碎（PCB板较厚，几乎没有碎片率的问题），也较难实现自动化；第二，需要 预留装夹子的位置，此位置也难以电镀，因此实用面积降低；第三，电镀的过程中，电池片与夹具需要全面浸入电镀液中，夹子是金属的，因此使用频次增加以后，会被镀 上很厚的铜，影响整体性能，需要多加一道褪镀的过程，对设备的稼动率有较大影响，比如设备需要经常停机更换夹具。

2）水平电镀：效率高，但是气泡难以排出。主要代表企业为捷得宝。优势：相比较于垂直电镀，水平电镀的电池片与镀液面平行，水平电镀无需夹具、无需装挂、无需空留装夹位置，因此碎片率、良品率、自动化、实用面积等方面更优秀， 此外，导电滚轮作为阴极的同时传送电池片，阴极与预镀表面的接触面积更大，电流密度更高，使得水平电镀的速度更快。 劣势：工艺难度较大，存在质量问题，如电镀过程中将产生氢气，因为电池片是平放的，所以电池片下面的电镀液产生的气泡无法排出，导致表面有空洞现象，铜与铜之间 产生间隙，导致电镀的栅线抓合力不够。此外，阴极还是会接触到电镀液，一旦接触，电极上面就会被镀上铜，因此仍然面临技术难点—如何在电极不接触或小范围接触电 镀液的情况下完成电镀。

2.铜电镀产业链有望催生超百亿设备市场空间

2025年，中性预测下铜电镀设备市场空间合计接近162亿元，其中PVD为34亿元，曝光显影设备为54亿元，电镀设备为41亿元。 关键假设： HJT新增产能：HJT与钙钛矿叠层电池或将成为光伏电池片终极技术，而HJT是走向终极技术的必经之路，因此我们对HJT 2025年的新增产能预计 为：悲观、中性、乐观预测分别为100、150、200GW。 铜电镀工艺渗透率：铜电镀降本增效优势明显，或为HJT产业化的必经之路，2025年HJT铜电镀悲观、中性、乐观预测分别为80%、90%、100%。 设备单GW价值量：中性预测下，2025年PVD、曝光显影设备、电镀设备、其他设备（清洗设备、刻蚀设备等）分别为2500、4000、3000、2500 万元/GW。