太陽光電產業探討

1. 全球太陽光電市場概況與趨勢

太陽光電(Photovoltaic，PV)系統雖然目前仍有光電轉換效率不高，以及裝置成 本過高的問題，但因其裝置具有分散性的特點，不需廣大基地及特定設置地點，在 技術突破下應會使轉換效率不斷提高，單位發電成本大幅下降，生產規模可望有效 提昇。故未來的發展潛力最被看好，也因此成為各國政府推動再生能源發展下，最 主要的補助標的，近年來產業成長速度最為快速，生產規模屢創新高，市場也正蓬 勃發展。

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Shipments in MWp

ROW USA Germany Japan

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 圖 39：1998~2005 年全球太陽光電裝置發電容量

資料來源：PV News & Strategies Unlimited；Solarbuzz，2005；本研究整理

根據SolarBuzz 統計(圖 39)，2005 年全球太陽光電裝置發電容量達到歷史新高 1460MW，整體全球成長率達到 34%。德國的太陽光電市場成長到 837MW，市佔 率57%，相較 2004 年成長 53%，且在 2004 年起已超越日本，成為全球裝設太陽光

電系統最多之國家(圖 40)。日本太陽光電市場則有 14%成長率達到 292MW，市佔 率為全球市場的20%，仍維持第二。

就發展歷程觀之，1990 年代中期開始，美國原於全球生產影響力居四成，逐漸 被日本擠壓，截至2004 年日本於全球太陽光電市場已佔有五成生產量，美國僅持 有11.63%之市場佔有率，歐洲地區則持續保持 2-3 成的市佔比例。

在各國對於再生能源的補助中，德國創下了最成功的範例：「再生能源法」於 2000 年起開始實施，電力輸配公司以保證價格將由「綠色」方式所生產的電力買回，

使再生能源發電一年之內即出現爆發性的成長：風力成長了67%，太陽光電更以令 人矚目的200%的成長列於首位。2004 年再推動 10 萬用戶計畫，以三倍電價買回 太陽光電產生的電，並制定各項配套措施，期間長達20 年。到 2004 年為止，德國 太陽光電較2000 年成長達 9 倍之多，而目前德國再生能源占總發電量的比率已達 百分之十。

預期未來的5 年中，德國與日本維持市佔率第一與第二的地位不變，但是，市 佔率將小幅下滑，主要的原因在於其他國家也積極佈建太陽光電系統。而在根據歐 盟太陽光電產業協會(European Photovoltaic Industry Association , EPIA)出版的太陽 世紀(Solar Generation)報告顯示，至 2003 年年底，全球累計 PV 裝置發電容量已達 2400MW(百萬瓦)，比起 2000 年的 1200MW 成長一倍。加上 2004 年的 927MW 與 2005 年的 1460MW，目前 2005 年全球 PV 裝置發電容量已經 4787MW，邁向 5GW 大關。

圖 40：2005 年全球各地區裝置太陽光電發電總容量

PV 系統的發展因為技術進步與成本降低，主要應用已從過去非晶矽且低功率 的手錶、計算機進展到目前單晶矽或多晶矽的路燈、交通號誌、住宅、發電廠與建

材一體成型(Building Integrated Photovoltaics，BIPV)，應用層面越來越廣泛。EPIA 也在其研究報告中指出，未來太陽光電的市場發展趨勢將呈現大幅成長(圖 41)。

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Shipments in MWp

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 ROW

USA Germany Japan

圖 41：全球市場發展與未來市場成長趨勢

單位：MW 資料來源： EPIA World Market Analysis，2005

自1998 年以來，全球 PV 電池及模組的出貨量及以 35%的速度成長。表 18 顯 示1995 至 2004 全球太陽電池的生產規模。自 1999 年開始每年的年複合成長率 (YoY%)都有 30%以上的優秀表現，尤其以 2003~2004 年的年複合成長率更是到達 了68.8%的歷史新高。

表 18：1995~2004 年全球太陽電池生產規模

單位：百萬瓦(MW) 年度 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 歐洲 20.1 18.8 30.4 33.5 40 60.7 86.4 135.1 193.4 594.1 日本 16.4 21.2 35 49 80 128.6 171.2 251.1 364 344.1 美國 34.8 38.9 51 53.7 60.8 75.0 100.3 120.6 103 141.9 其他 6.4 9.8 9.4 18.7 20.5 23.42 32.6 55.1 83.8 175.8 總計 77.6 88.6 125.8 154.9 201.3 287.7 390.5 561.8 744.1 1256 YoY(％) - 14.2 42 23.10 30 42.9 35.8 43.8 32.5 68.8

資料來源：PV News

0 100 200 300 400 500 600 700

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

歐洲 日本 美國 其他

圖 42：1995~2004 年全球太陽電池生產規模 資料來源：PV News

展望未來，由於油價高檔不墜，引發各國政府及人民尋求替代能源之危機意 識，加上京都議定書自2005 年初開始實施，二氧化碳減量為全球共識，如歐盟、

美國、日本、南韓、中國及台灣對太陽光電系統發展規劃及展望觀之，太陽光電系 統需求強勁，光電協會(PIDA)預估 2005～2007 年太陽光電系統仍將有 30％之高成 長率(表 19、20)。

表 19：各國對太陽光電系統發展規劃及展望

地區 相關法案或計劃 近期進度 目標 倍率 歐盟 再生能源發展白皮書 2002 年 0.39GW 2010 年 3GW 7.7 倍

美國 - 2002 年 6 億 kwh 2025 年 50 億 kwh 8.3 倍 日本 新陽光計劃 1999 年 20.5MW 2010 年 482KW 23.5 倍 南韓 能源技術研發計劃 2003 年 2.7 千公

秉油當量

2011 年 341 千公秉 油當量

126 倍

中國 2000-2015 年新能源和 可再生能源產業發展 要點

2003 年 5MW 2015 年 320MW 64 倍

台灣 能源白皮書 2003 年 0.3MW 2010 年 55MW 183 倍 資料來源：PIDA；建華綜研處整理，Dec. 2005

表 20：太陽光電系統全球產值

單位：百萬美元 2002 2003 2004 2005 2006 2007

市場規模 2170 2593 3474 4511 5935 7751 成長率 N/A 19.50% 34.00% 29.90% 31.60% 30.60%

資料來源：IEK；建華綜研處整理，Dec. 2005

2005 年全球太陽電池出貨量達 1,815MW，較 04 年的 1194MW 成長 52%，其 資料來源：PV News； 工研院 IEK-ITIS 計畫（2005/08）

圖 44：1990~2005 年全球各主要地區太陽電池產量

單位百萬瓦 資料來源：SHARP

在OECD 國家中，因為政府提供各種支持性獎勵方案，發展更為快速，例如德 國的「十萬屋頂PV 計畫」、日本的「七萬屋頂 PV 計畫」、美國的「百萬屋頂 PV 計畫」等。EPIA 認為，在主要國家的帶動下，其他國家也會追隨跟進，提供獎勵 方案，使PV 裝置更為普及。因此 EPIA 也預估，至 2020 年，太陽光電系統的裝置 容量可達205 兆瓦，每年約有 620 億歐元的投資價值，同時全球會有超過十億人口 使用太陽光電，創造出兩百萬個就業機會。下表整理出EPIA 提出的「太陽世紀(Solar Generation)」的願景目標規劃。

表 21：EPIA 2020 年「太陽世紀」願景

項目 目標

2020 年全球太陽光電系統電力發電量 282TWh(兆瓦時)(全球電力需求 1.1%) PV 系統累積裝置容量 205 兆瓦(GWp)

市電併聯型系統消費用戶 全球9300 萬戶，歐洲佔 3100 萬戶 非市電併聯型系統消費用戶 全球9.5 億用戶

潛在就業機會 全球225 萬個全職工作

投資價值 每年約620 億歐元(約 2.47 兆台幣) 累計CO2 減量 減少7.3 億噸的 CO2 的排放量 2040 年全球太陽光電系統電力發電量 7442TWh(兆瓦時)(全球電力需求 21%)

資料來源：EPIA , Solar Generation , 2005 年 1 月；太陽鍊金術；本研究整理

2. 太陽光電產業結構

(1). 矽原料產業

矽原料是太陽光電產業進入障礙最高的一部分，目前全世界唯一專業生產 太陽電池級矽原料(純度 99.999%~99.9999%)的專業廠商只有美國的 Solar Grade Silicon LLC (SGC)。該公司是屬於挪威的 Renewable energy Corporation (REC)的子公司。SGS 本生產電子級矽原料(純度 99.999999%~99.99999999%)，

於2002 年轉入至太陽電池級矽原料。至於其他同時生產電子級與太陽級矽原 料的廠商還有六家，主要領導廠商是日本的德山化學(Tokuyma)、美國的 Hemlock 及德國的 Wacker 等三家。

矽原料的供應從2004 年開始出現供不應求的狀況，而且供需缺口越拉越 大，導致材料價格飛漲。以往多晶矽材料廠的興建和擴產，都是為了半導體產 業而準備，而國際上供應矽材料的寡占大廠如：日本的Tokuyama、美商 Hemlock、德商 Wacker 等，因為曾經對半導體景氣預測過度樂觀而大幅擴產後 才發現市場不如預期，導致產品價格長期低迷不振。，因此近年來對於擴產的 態度都相當謹慎，每年擴產幅度都相當有限。由目前全球主要多晶矽材料供應 廠目前的擴產計畫來看，新產能最快出的時間也要到2007 年上半年，到 2008 年整體產能才會大量開出。

(2). 矽錠、矽晶棒、矽晶圓

矽錠、矽晶棒、矽晶圓的生產通常是整合在同條生產線上，晶圓切割是耗 損矽原料最多的製程，同時也是晶圓減薄的關鍵，同時晶圓也容易在切割、搬 運及生產過程中因外部應力或材料缺陷而破損。目前全球主要的太陽級矽晶圓 供應商有挪威的ScanWafer、德國的 Deutsche solar 及 PV Crystalox 為代表，皆 供應多晶矽晶圓。也有部分太陽電池製造商垂直整合到矽晶圓製造，如京瓷 (Kyocera)、BP Solar、RWE Schott Solar 與 Shell solar。近幾年太陽電池製造廠 的產能利用率僅在70~75%間，最主要就是因為近年來上游矽晶圓產業的供應 不足所致。

(3). 太陽電池及全球領導廠商

歐洲、日本與美國是太陽電池與模組的主要製造國，合計囊括全球近9 成 的市佔率，此外，除了歐洲、日本與美國三大指標市場以外，還有許多具潛力 的市場正逐漸興起，如澳洲、印度、中國、台灣等。2005 年全球太陽電池產業 前十大廠商以夏普(Sharp)居首，但第二名的德國太陽電池龍頭廠 Q-Cells 成長 率高達132.5%(表 23)。

表 23：2005 年全球十大太陽電池廠商營收、營收市佔率

單位：百萬美元 2005

排名

公司名稱 2005 營收

2005 營收市佔率

2004 營收

2004 營收市佔率

營收 成長率 1 夏普Sharp 985 28.3 746 32.2 32 2 Q-Cells 372 10.7 160 6.9 132.5 3 京瓷Kyocera 236 6.8 203 8.8 16.3 4 三洋Sanyo 230 6.6 136 5.9 69.2 5 BP Solar 230 6.6 177 7.6 29.9 6 三菱電機Mitsubishi 219 6.3 156 6.7 40.4 7 首德Schott Solar 208 6 131 5.7 58.8 8 尚德Suntech 202 5.8 60 2.6 236.7 9 茂迪Motech 151 4.3 79 3.4 91.1 10 Shell Solar 142 4.1 129 5.6 10.1

其他 506 14.5 341 14.7 48.4 總計 3481 100 2318 100 50.2

資料來源：Gartner、電子時報(2006/4)

表 24：2005 年全球十二大太陽電池廠商產能、產能市佔率

資料來源：PV News , March 2006.

目前全球太陽電池市場主要為日商天下，前十大中有夏普(Sharp)、京瓷 (Kyocera)、三洋(Sanyo)、三菱電機(Mitsubishi Electric)4 家日廠。其次則為德國，

有Q-Cells、首德(Scott)兩家主要廠商。2004 年中國尚德市佔率僅 2.6%，為全 球第十大太陽電池供應商，2005 年營收成長至 2.02 億美元，年增率為 236.7%，

市佔率也攀升到5.8%，乃成長最快的廠商。

I. Sharp

夏普是全球太陽電池(含模組)的領導者，但其太陽電池佔公司的營收比重 不超過5%。自 1959 年開始研發太陽電池，1963 年成功量產，於 1974 年開始 應用在商用人造衛星上，1980 年率先將非晶矽太陽電池運用在計算機上。夏普 在太陽光電的市場一直扮演著市場與技術的領導者角色。2002 年成立 Katusragi 太陽光電事業部，以此為全球佈局的領導中心。掌控包括日本國內、美國、英 國等合計8 條生產線，2005 總產能擴充至 500MW。夏普目前銷售的太陽光電 系統以住宅型PV 系統為主，市佔率超過 55%以上，最主要的原因是因為與日 本營建公司保持密切合作關係，考量到日本PV 市場未來成長動力以企業用戶 為主，因此夏普將持續朝開發並提供大型PV 系統的整合性服務邁進。對夏普 而言，因為太陽電池的營收佔總營收的比例不高，非影響夏普整體獲利的關 鍵，所以夏普於市場上的策略將定位在成為全球太陽光電產能級技術研發的領 導先驅。

II. Q-Cells

Q-Cells 是全球最大、專業生產結晶矽(單晶與多晶)的太陽電池製造商。成 立於1999 年德國泰漢姆(Thalheim)，近年來公司成長迅速，自 2001 年起每年 的產量都不斷增長，由2002 至 2004 年的複合成長率高達 190%，營收的複合

Q-Cells 是全球最大、專業生產結晶矽(單晶與多晶)的太陽電池製造商。成 立於1999 年德國泰漢姆(Thalheim)，近年來公司成長迅速，自 2001 年起每年 的產量都不斷增長，由2002 至 2004 年的複合成長率高達 190%，營收的複合