矽晶太陽光電產業低成本化技術展望

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目前全球太陽光電市場的應用,以矽晶太陽能電池為主流,以2007年為例,矽晶太陽能電池市場佔有率為89.6%,較2006年減少2.8%,預估未來五至十年,矽晶太陽能電池仍舊在市場上位居主導之地位。

目前全球太陽光電市場,集中於少數幾個國家,以2007年為例,前四大市場德國、西班牙、日本、美國占全球市場85%,現階段太陽光電的發電成本,與一般市電(火力、水力、核能發電等)相比,仍有數倍的差距,各國政府係以政策補貼的方式,促使太陽光電的應用快速普及,並希望產業規模逐漸擴大後,太陽光電成本能快速的下降,進而逐漸減少政府的補貼。但由於近年來,在供給端多晶矽材料嚴重短缺,而在需求端,因各地應用市場快速的興起,導致市場一直處於供不應求的狀態,太陽光電系統產品價格無法下降,各國政府對於這樣的狀態也多有疑慮,對於是否持續的補貼,常常是各方人士爭論的焦點。因此產業界希望太陽光電的成本能夠快速下降,達到「Grid Parity without Subsidies」,建立起自給自足,不用政府補助的太陽光電產業,到時候才是太陽光電產業真正起飛的時刻,因此,降低成本實為太陽光電產業未來永續發展的關鍵因素。

未來五至十年,矽晶太陽能電池仍繼續維持市場主流之地位,而降低成本,則為產業發展之最重要課題,因此,本研究以「矽晶太陽光電產業」為研究對象,探索未來五至七年可能降低成本的方式,並從台灣產業界的角度出發,產業範疇包括多晶矽材料、矽晶片、電池、模組次產業,尤其將重點放在歷年佔台灣太陽光電產業產值超過70%的太陽能電池次產業,探討降低成本之方式。本研究以降低企業整體成本為考量,非單獨以技術為考量,對於低成本的看法,以達到「成本–效率」(Cost - Performance)之最佳化為目標,亦即如何以最低成本達到一定效率,或是在固定成本下達到最高效率。

本研究對於矽晶太陽光電產業成本下降之方法,分成三種模式來探討(現有技術、製程進行改良/創新形態技術/經營模式、產業鏈的改變)。
在現有技術、製程進行改良方面,矽晶太陽光電之量產技術發展多年,現已發展較為成熟,各家廠商發展的方向不外乎從提高效率與降低成本兩方面著手,在提高效率方面,主要來自於太陽能電池製程的改良;而在降低成本方面,包括減少晶片厚度、減少線鋸(Wire Saw)寬度等,為了增加效率而進行的製程改良,往往會增加生產成本,而減少晶片厚度、減少線鋸寬度,雖然會使得成本下降,但伴隨著則是產品良率減低與損毀機率的增加,因此要如何在轉換效率與成本之間做好拿捏,考驗著各家廠商的技術實力。

在創新形態技術方面,分為兩大方向:一為不改變製程設備而減少其生產成本,另一是大幅地提高電池本身的效率,以分攤每瓦發電量提高之生產成本,也就是發展出新型的電池及模組製程,使得其轉換效率有大幅度的提升,此舉雖然會增加一些成本,但也因為發電量的增加而使得平均生產及發電成本下降。本研究列出較值得觀察之幾項技術,包括矽晶片新製程(String Ribbon、EFG、蜂巢型矽晶片、基板沾膜)、異質接面結構及雙面結構、電極背貼式電池等。

在經營模式、產業鏈的改變方面,以目前而言,太陽光電產業尚未進入成熟期,降低成本為首要關鍵,各家廠商採用多種方式以利成本的下降,例如掌握原料的取得、取得先進者優勢、積極擴產等,而國際大廠多朝大型化、整合與策略聯盟等方式降低成本,例如日商Sharp、Kyocera、Sanyo等整合型的領導廠商,憑著「主流產品的開發」與「上下游整合」兩項優勢,將會比專業型廠商更容易獲得上游矽材大廠的青睞,取得穩定的材料供應。另一方面,由於短、中期內全球太陽光電的應用多以各國政府推廣補助發電為主,而整合型廠商則仰仗一貫製程的品質保證,消除消費者對未來維修換裝的疑慮,較能迎合投資型消費者的口味。此外,供應鏈網絡的投資佈局,可以將企業從供應鏈中的螺絲釘,提升成為整合者,如此不但能避免日後出現獲利被壓縮的窘境,且在面對領導廠商的強勢技術標準下,也能快速地調整因應,與領導大廠進行差異化的發展。

對於台灣太陽光電產業而言,其所面臨問題主要包括:(1)我國廠商多半使用Turn-key技術,技術門檻低;(2)我國廠商產品無差異化、缺乏長遠競爭力;(3)缺乏高效率技術的解決方案;(4)原料、技術、設備受制於國外,不利未來發展;(5)缺乏系統整合驗證之技術能量,附加價值較難提升。

目前我國太陽能電池廠商家數已超過二十家,但是廠商規模與國際大廠相比,規模仍嫌太小,沒有足夠資源進行製程改進、新技術製程研發,以長期來說競爭力並不太足夠,我國若要在全球太陽光電產業能夠有較好的成就,例如達成「新兆元產業」的期望,必須要有突破性的作法,其中,我國太陽光電產業產生「旗艦級」的廠商為可考慮的一個策略。在作法上,政府應停止鼓勵小型新進廠商投入太陽能電池製造產業,而在關鍵材料,設備方面多鼓勵,同時誘導現有國內廠商適度合併,以產生旗艦級廠商。政府可協調國內廠商有無意願進合適度合併,並適度獎勵小型廠商退出,停止新進太陽能電池廠商獎勵措施,使國內廠商數目減少,產生規模較大之廠商,以便在國際上與大廠競爭。

本研究針對我國在現有技術、製程進行改良/創新形態技術/經營模式、產業鏈的改變分別給予建議,在現有技術、製程改良方面可由(1) 擴大產業規模、降低成本、(2) 持續發展高效率、低成本矽晶太陽能電池技術;在創新形態技術方面包括(1) 發展關鍵製程、(2) 往非主流產品、利基型產品發展;在經營模式、產業鏈的改變方面可思考(1) 健全產業鏈、(2) 合併、產業聯盟等方向。
====章節目錄====

第一章 緒 論 1-1
 第一節 研究背景與目的 1-1
 第二節 研究範圍 1-3
 第三節 研究方法 1-5
第二章 矽晶太陽光電產業低成本化概論 2-1
 第一節 矽晶太陽光電產業鏈 2-1
 第二節 全球產業概況 2-11
 第三節 我國產業概況與遭遇問題 2-13
第三章 現有技術、製程改良 3-1
 第一節 多晶矽材料 3-1
 第二節 矽晶片 3-7
 第三節 太陽能電池 3-10
 第四節 太陽光電模組 3-14
 第五節 小結 3-16
第四章 創新形態技術 4-1
 第一節 矽晶太陽能電池新技術總覽 4-1
 第二節 矽晶片新製程 4-3
 第三節 異質接面結構及雙面結構 4-8
 第四節 電極背貼式電池 4-13
 第五節 小結 4-18
第五章 經營模式、產業鏈的改變 5-1
 第一節 低成本是創造競爭優勢的重要方式 5-1
 第二節 國際大廠多朝大型化、整合與策略聯盟等方式降低成本 5-7
第六章 主要廠商個案分析 6-1
 第一節 Q-Cells 6-1
 第二節 REC 6-5
 第三節 Sanyo 6-9
 第四節 Suntech 6-13
 第五節 E-ton 6-18
 第六節 小結 6-22
第七章 全球展望與我國發展建議 7-1
 第一節 全球趨勢展望 7-1
 第二節 我國發展建議 7-5
參考文獻 a-1


====圖目錄====

圖1-1 太陽能電池的種類 1-3
圖1-2 1999~2007年各種太陽光電技術之市場佔有率 1-4
圖1-3 太陽光電產業成本下降方法分類 1-5
圖1-4 研究架構 1-6
圖1-5 研究流程 1-7
圖2-1 矽晶太陽光電產業鏈 2-1
圖2-2 全球各型態矽材廠商產能比例 2-5
圖2-3 2006、2007年全球矽材主要廠商產能 2-5
圖2-4 單晶矽與多晶矽晶片製造流程 2-7
圖2-5 矽晶太陽能電池製造流程 2-8
圖2-6 矽晶太陽光電模組製造流程 2-9
圖2-7 2007年全球與主要國家應用分佈 2-10
圖2-8 2008年矽晶太陽光電產業鏈主要國家市場佔有率 2-11
圖2-9 全球太陽光電供應鏈主要廠商 2-12
圖2-10 我國太陽光電產業鏈廠商分佈 2-13
圖2-11 我國太陽光電產業鏈主要廠商分佈 2-14
圖2-12 我國太陽光電各次產業產值預估 2-15
圖2-13 台灣歷年太陽光電系統安裝量 2-22
圖3-1 流體化床反應爐與流體化床法生產之矽料 .3-3
圖3-2 矽晶片製程技術發展趨勢 3-8
圖4-1 矽晶太陽能電池之新技術影響產業鏈層面 4-2
圖4-2 String Ribbon之設備及產品 4-4
圖4-3 EFG之設備及產品 4-5
圖4-4 三洋電機推出之蜂窩型矽晶片之概念圖 4-6
圖4-5 蜂窩型太陽能電池及模組實品 4-6
圖4-6 基板沾膜技術流程 4-7
圖4-7 傳統P型單晶電池與三洋HIT電池結構比較 4-9
圖4-8 三洋電機之HIT模組實品 4-10
圖4-9 日立雙面結構電池技術概要 4-11
圖4-10 日立雙面結構雙面結構電池實品 4-12
圖4-11 SunPower所開發之背貼式電池結構 4-14
圖4-12 SunPower生產之背貼式電池模組 4-14
圖4-13 Kyocera開發之MWT型太陽能電池結構 4-15
圖4-14 Kyocera開發之MWT型太陽能電池實品 4-16
圖4-15 各式不同的MWT背貼式太陽能電池 4-16
圖4-16 一般太陽能電池與背貼式電池之封裝比較 4-17
圖5-1 太陽光電產業生命週期特性 5-3
圖5-2 2008年矽晶太陽光電模組各供應鏈段的平均製造成本 5-5
圖5-3 太陽能電池產業未來發展結構 5-9
圖5-4 太陽光電產業國際大廠的整合概況 5-10
圖5-5 台灣太陽能電池廠商上下游整合-以茂迪、益通、昱晶為例 5-11
圖6-1 Q-Cells在新興技術之佈局 6-4
圖6-2 REC之整合歷程 6-8
圖6-3 三洋電機集團在太陽光電事業之佈局 6-9
圖6-4 三洋電機開發之Tandem型矽薄膜太陽能模組 6-11
圖6-5 三洋電機之產業鏈整合 6-12
圖6-6 Suntech積極拓展產業鏈 6-16
圖6-7 E-Ton積極拓展產業鏈 6-19


====表目錄====

表2-1 太陽光電各次產業成本結構 2-2
表2-2 2006年我國太陽能電池出口前十大國家 2-16
表2-3 2007年我國太陽能電池出口前十大國家 2-16
表2-4 2008年我國太陽能電池出口前十大國家 2-17
表2-5 台灣太陽能多晶矽廠商規劃 2-18
表2-6 台灣太陽能矽晶片廠商規劃 2-19
表2-7 台灣已量產太陽能電池廠商發展概況 2-20
表2-8 台灣已量產太陽光電模組廠商發展概況 2-21
表2-9 台灣矽晶太陽光電各次產業面臨問題 2-24
表3-1 常見矽材冶煉方法比較 3-2
表3-2 各國冶金級多晶矽發展狀況 3-4
表3-3 冶金級摻雜電子級多晶矽發展狀況 3-5
表3-4 冶金級多晶矽技術發展趨勢 3-5
表3-5 常見長晶方法比較 3-7
表3-6 各廠商矽晶片厚度技術Roadmap 3-8
表3-7 薄型化切割技術展望 3-9
表3-8 線鋸線徑技術展望 3-9
表3-9 台灣與全球太陽能電池技術Benchmark 3-10
表3-10 台灣與全球太陽光電模組技術Benchmark 3-15
表5-1 2008年Q1主要矽晶太陽光電模組廠商製造成本推估 5-5
表5-2 2008年全球前十大太陽能電池廠商產量 5-7
表5-3 茂迪、益通、昱晶發展概況 5-11
表6-1 REC集團發展歷程 6-5
表6-2 REC 2007年~2012年的生產規劃與營運推估 6-5
表6-3 REC集團旗下子公司概要 6-6
表6-4 三洋電機之電池及模組廠佈局 6-12
表6-5 Suntech 2007年~2012年的生產規劃與營運推估 6-13
表6-6 Suntech的客戶區位分佈 6-14
表6-7 Suntech的主要長期合作原料供應商 6-15
表6-8 E-Ton 2007年~2012年的生產規劃與營運推估 6-18
表6-9 各廠商降低成本方式彙整 6-22
表7-1 太陽光電系統應用分類 7-2
表7-2 我國太陽光電產業SWOT分析 7-5

  • 第一章 緒 論
    7 頁 / 0 元/點
  • 第二章 矽晶太陽光電產業低成本化概論
    26 頁 / 0 元/點
  • 第三章 現有技術、製程改良
    16 頁 / 0 元/點
  • 第四章 創新形態技術
    18 頁 / 0 元/點
  • 第五章 經營模式、產業鏈的改變
    12 頁 / 0 元/點
  • 第六章 主要廠商個案分析
    25 頁 / 0 元/點
  • 第七章 全球展望與我國發展建議
    9 頁 / 0 元/點
  • 第八章 參考文獻
    2 頁 / 0 元/點
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