第二章 我國太陽能發電
第二節 我國太陽能產業
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(3)發電限制：由於太陽能發電是將日照轉換為電能，因此僅在有日照的情 況下才能產出電力，並非一天24 小時皆可產出電力。
目前太陽能發電無法廣泛發展的主要原因為發電成本過高，隨著傳統能源使用的 枯竭與太陽能發電成本的下降，目前全球正期待著達成「市電平價」(Grid Parity)那一 天，亦即太陽能每度電發電成本與一般市電成本相當，使得太陽能發電在沒有政府補 助的情況下，依然具備經濟效益，民眾可自由選擇使用太陽能電力或是傳統能源電力。
隨著傳統能源價格的提升和太陽能發電科技的進步，市電平價將於不遠的未來實現，
屆時太陽能發電將會有著爆炸性成長。
第二節 我國太陽能產業
太陽能產業發展多年，而各國產業鏈結構有著根本上差異，呈上文說明完太陽能 發電的基本原理和優劣勢後，本節將探討我國太陽能產業鏈的生態。
台灣引進結晶矽太陽能電池的製造設備與技術，已有十多年時間，至今產業鏈發 展完整，將台灣太陽光電產業分成上中下游來看，大致上可分為上游太陽能矽材料、
中游太陽能電池、太陽能模組，以及下游太陽光電系統。如圖 2-3 所示：
圖 2-3、太陽能產業鏈 資料來源：本研究整理
依據成本特性而言，矽材成本占太陽能電池成本約四分之一，為太陽能產業成本 關鍵。而台灣以太陽能電池產業發展最快速，主要原因為我國為資訊、電子科技產業 國，在半導體產業的成熟發展基礎下，可將經驗傳承和移轉置太陽能電池生產，因此 許多廠商皆跨足中游太陽能電池製造，大量出口至歐洲等國，以我國全球市場佔有率 而言，矽晶圓產量為全球 8.5%、太陽能電池產量為全球 15.8%、模組產量佔全球 2.59%，
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其中我國太陽能電池(即產業鏈中游)在全球市場上相對較具競爭力。以下將說明產業鏈 中各區塊的主要產品和近期發展：
1. 上游：矽材為多晶矽從二氧化矽(Silica)二度提純後的產品，首先，將二氧化矽 置於高溫電弧爐進行還原，成為 98%純度之冶金級矽材(Mg-Si)，而後再精煉成 多晶矽，成為高純度之多晶矽材；矽原料熔融後再利用矽晶種拉晶方式製作成 單晶矽晶錠，或是矽原料熔融後緩慢冷去凝固製作成多晶矽晶錠，切割後成為 晶圓，隨著晶體結構差異，矽晶片可分為「單晶矽矽片」與「多晶矽矽片」兩 類，太陽能產業普遍使用的單晶矽太陽能電池光電轉換效率最高，約可達 18%。
近況：全球市場的不景氣與供需失衡，太陽能矽晶圓材料於 2012 年價格嚴重下 滑，多晶矽價格由 2011 年均價每公斤 56.8 美元跌到 2012 年均價每公斤 22.8 美 元，跌幅將近 60%。矽晶圓部份台灣於 2011 年投產的速度呈現超車狀態，2011 年底台灣太陽能矽晶圓總產能達 5,680MW(不計海外投資)，較 2010 年成長 123%，
由於過去矽晶圓為產業鏈中最賺錢的區塊，全球廠商尤其中國的大幅擴廠，然 而遇上歐債造成歐洲補助政策下調，嚴重供過於求的局面，使得矽晶圓 2011 年 價格崩盤。目前台廠的矽晶圓擴廠計畫趨於保守，轉為著重在長晶、切晶技術 效率的提升。4
2. 中游(太陽能電池)：太陽能電池的種類依材料可分為結晶矽與非晶矽，以目前太 陽能光電市場的安裝狀況來看，結晶矽太陽能電池仍是安裝市場的主流，其次 為非晶矽的薄膜型太陽能電池(圖 2-4)。結晶矽中又可分為單晶矽與多晶矽，結 晶矽電池為為晶棒切割成晶圓，配上導電膠製作而成，其中以單晶矽的光電轉 換效率最高，約 18%，但價格也最高，多晶矽太陽能電池轉換效率約可達 16%，
價格相較單晶矽稍低一點。非晶矽的薄膜型太陽能電池目前也是許多大廠積極
4 PIDA 台灣太陽光電產業發展 2012。
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開發的項目，其基本上分為非/微晶矽薄膜電池、CIGS 薄膜電池和 CdTe 薄膜電 池三種；其中，GIGS 的轉換效率最高，約為 10％～12%，CdTe 的轉換效率次 之，約為 8.5%～10.5%，非/微晶電池最低，一般為 6％～8%；薄膜太陽能電池 的特性比矽晶材料有更高的光吸收效率，對矽材的依賴程度較低，可用玻璃、
塑膠箔片金屬等為基材，沒有繁複的製程，因此可大幅減低成本，其特性是質 輕並具備可彎曲性，應用市場較為廣泛，而矽材價格的價格變動，相對促進薄 膜型太陽能電池的發展。
圖 2-4、常見太陽能電池外觀 資料來源：太陽能光電資訊網
近況：由於歐洲補助下跌、全球廠商大幅擴廠，供過於求的狀況下，多晶矽及 單晶矽電池(156mm*156mm)價格從2011年至今價格下跌了45%，而薄膜型太陽 能電池價格也下跌了將近40%。基於市場嚴苛，2011年取代產能競爭的是高效 率轉換之爭，中低效率的產品因為龐大的庫存壓力，必須降價5%~10%求售，
低效率產品甚至不惜半價求現，導致2011年太陽能電池報價的行情不斷破底。
太陽能電池的光電轉換效率是廠商決勝的關鍵，攸關每度電的發電成本和太陽 光電系統的普及度，薄膜電池與晶體矽電池並不存在誰完全替代誰的問題，誰 的發電成本降的更快，將來就有可能獲得更多的市場份額。5
5 價格參考 V Insight。
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3. 中游(太陽能模組)：太陽能模組是將太陽能電池依客戶不同的電力需求，規劃電 壓、電流設計，將數個太陽能電池串聯成一組，再以強化玻璃(正面)，EVA樹脂、
杜邦Tedlar等層疊後真空封裝，加上鋁框、背板保護，進行封裝測試組裝而成，
也就是俗稱的太陽能板(圖2-5)。
圖2-5、太陽電池模組製造過程 資料來源：工研院材化所
近況：隨著自動化模組封裝技術的發展，太陽能模組廠進入障礙較低，主要靠 提升良率、規模經濟與整體配置效率取勝，由於模組含玻璃片及鋁框等大型架 構，運輸成本高，較適合接近終端市場的小型模組廠發展。由於技術門檻不高，
太陽能電池廠多半會跨足模組生產，2011年報價崩落之後，許多晶片廠開始停 止擴廠，然而模組廠和晶片廠有著相同的客戶出海口，彼此的訂單狀況相輔相 成，隨著太陽能晶片的滯銷與跌價，主要市場的補貼下降，模組廠也面臨營運 壓力。
4. 下游：太陽能光電系統主要由太陽光電模組與電力調節器等系統零配件所組成，
而電力調節器關鍵零組件為變流器(PV Inverter)；將數個太陽光電模組裝配成太 陽光電陣列，裝配變流器、保護裝置以及配線箱等零件，即合組為太陽光電系 統。系統廠商通常具備一家以上的模組與變流器供應商，依據客戶需求提供各 種銷售組合，一般而言，電池或模組廠商會與系統通路商形成策略聯盟等合作 關係，一同開拓出海口；而下游太陽能系統組裝市場進入門檻不高，系統廠商 如同該產業的服務業，設計、安裝太陽能發電系統後移交給客戶並負責後續維 修作業，其特色是勞力密集，有強烈的在地色彩。
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近況：過去台灣太陽光電產值幾乎都由製造端貢獻，但於2011年太陽能電池大 跌價後，台灣政府積極提出下游應用系統端補助政策，使得國內安裝量提高，
下游端開始出現許多中小型業者，使得近年太陽光電系統於國內產業鏈的產值 占比逐漸提升。
國內廠商分佈
國內廠商依據產業鏈特性，有著不同的集中度，以國內廠商分佈而言，台灣太陽 光電產業製造廠商數總共約 80 多家，主要分佈於台北、桃園、新竹、台南等地，其中 資本市場上市公司約 10 多家，包括茂迪、昱晶、新日光、昇陽、中美晶、綠能、旺能，
2007 年之前，廠商主要投入部分為矽晶片、矽晶電池與模組的生產，至 2008 年時，由 於多晶矽材價格飆漲，開始有廠商大量投入矽薄膜電池的製造。2012 年台灣其他薄膜 太陽能電池廠商共計 16 家，分別有新能、正峰、太陽海、綠陽、威奈聯合；此外，台 積電旗下太陽能公司之 TS CIGS 系列模組已於 2012 年邁入生產階段。值得注意的是，
國內下游系統廠商近年來急速增加，並且類型多元，公司規模由小至大皆有，本表記 錄較知名系統安裝服務的廠商(表 2-1)。6目前國際上主要的太陽能領導大廠，多傾向垂 直分工的整合型產銷佈局，包括 Sharp、Kyocera、BP Solar 等，觀察台灣廠商的分佈，
國內幾家龍頭大廠皆是以太陽能晶片生產作為切入點，公司規模擴大時開始進行垂直 整合，跨入上下游領域，形成一條龍的服務。
6全球與我國太陽光電產業環境 (政策、市場、產業與技術) 趨勢與我國產業競爭優勢來源及策略建議分 析報告。(季昀、鄭西顯，2011)
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資料來源：PIDA，2013/3 國內太陽能發電系統安裝量變化
8 PV ESCO（Energy Service Companies）能源技術服務業，提供節約能源診斷與顧問諮詢。
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2011年 2012年 2013年 2014年(7月止)
容量(MWp)
太陽光電系統安裝量
(左為當年度安裝量/右為累積安裝量)
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需求的市場規模，目前我國較知名之下游電廠廠商，皆朝向電廠技術輸出(Turnkey Solution)、品牌建立等方向發展。表 2-5、我國太陽能產業 SWOT 分析
參考資料：頂尖綠能產業動態 2010-2030 能源科技管理(劉華美，2010)
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18 第三節 太陽能發電系統
本研究所探討的太陽光電競標市場，屬於太陽能產業鏈中的下游系統市場，因此 承接上文說明完我國太陽能產業鏈的結構後，本節將針對下游太陽能光電系統的組成、
成本和開發方式做進一步探討。
太陽發電系統類型
太陽能發電系統為將許多太陽能電池（Solar Cell）以串聯及並聯接線、組裝後，
成為太陽能電池模組（Module）；數個太陽能電池模組合後則是太陽能電池陣列
（Array），即為太陽能光電轉換裝置，加上直流交流電能轉換器及監控系統等相關硬 體、 軟體及韌體，共同匹配組成一個發電系統，一般稱為太陽能光伏發電系統(Solar
（Array），即為太陽能光電轉換裝置，加上直流交流電能轉換器及監控系統等相關硬 體、 軟體及韌體，共同匹配組成一個發電系統，一般稱為太陽能光伏發電系統(Solar