上海新型电镀铜路线
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。电镀铜+电镀锡的组合确实能够有效降低生产成本,同时允许实现共线生产,有助于降低设备成本。上海新型电镀铜路线
电镀铜现多种设备方案。电镀铜 工艺尚未定型,各环节技术方案包括(1)种子层:设备主要采用 PVD,主要技术分歧 在于是否制备种子层、制备整面/局部种子层和种子层金属选用;(2)图形化:感光材料 分为干膜和油墨,主要技术分歧在于曝光显影环节选用掩膜类光刻/LDI 激光直写/激光 开槽;(3)电镀:主要技术分歧在于水平镀/垂直镀/光诱导电镀。釜川(无锡)智能科技有限公司,以半导体生产设备、太阳能电池生产设备为主要产品,打造光伏设备一体化服务。拥有强大的科研团队,凭借技术竞争力,在清洗制绒设备、PECVD设备、PVD设备、电镀铜设备等方面都有独特优势;以高效加工制造、快速终端交付的能力,为客户提供整线工艺设备的交付服务。浙江异质结电镀铜设备组件图形化是电镀铜整个工艺路线中的重要环节,主要分为光刻路线和激光 路线两种。
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。
铜电镀工艺流程:种子层沉积—图形化—电镀—后处理,光伏电镀铜工艺流程主要包括种子层沉积、图形化、电镀及后处理四大环节,目前各环节技术路线不一,多种组合工艺方案并行,需要综合性能、成本来选择合适的工艺路线。(1)种子层沉积:异质结电池表面沉积有透明导电薄膜(TCO)作为导电层、减反射层,由于铜在TCO层上的附着性较差,两者间为物理接触,附着力主要为范德华力,电极容易脱落,一般需要在电镀前在TCO层上先行使用PVD设备沉积种子层(100nm),改善电极接触与附着性问题。(2)图形化:由于在TCO上镀铜是非选择性的,需要形成图形化的掩膜以显现待镀铜区域的线路图形,划分导电与非导电部分。图形化过程中,将感光胶层覆盖于HJT电池表面,通过选择性光照,使得不需要镀铜的位置感光材料发生改性反应,而需要镀铜的位置感光材料不变;在显影步骤时,待镀铜区域内未发生改性反应的感光材料会被去除,形成图形化的掩膜,后续电镀时铜将沉积于该线路图形区域内露出的种子层上并发生导电,而其他位置不会发生铜沉积,实现选择性电镀。电镀铜工序包括种子层制备环节。
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。PVD镀膜设备的技术经验可延伸至HJT电镀铜工艺。浙江异质结电镀铜设备组件
电镀铜可以增强金属的导电性和导热性,使其在电子和建筑领域中具有更好的性能。上海新型电镀铜路线
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%。上海新型电镀铜路线
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