產業趨勢報告｜太陽能產業趨勢(中)_產業鏈分布及國內外廠商

台灣無製造太陽能級多晶矽大廠，而產業鏈集中於上游後端及中游

目前我國太陽能矽晶棒(上游後端)主要廠商(圖一)為『中美晶』，而矽晶圓廠商主力包含『中美晶』、『國碩』、『達能』、『統懋』及『合晶』。上游供應鏈依據使用材料不同可分為三種：第一種是「矽晶圓太陽能電池」，此材料為目前最普及的種類，因其產量大而自動帶來成本優勢。第二種材料是「化合物太陽能電池」，包括具有較高之轉換效率的砷化鎵太陽電池、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)與CuInSe2(CIS)太陽電池。第三種材料是「有機型太陽能電池」，將類似塑膠材質的有機材料經過特殊溶劑溶解後，均勻塗抹在基板上，發揮原材料的導電功能。由於塑膠材質重量較輕，所以有機型太陽能電池最大特性在於具有輕薄且可彎曲。
在這三種材料當中最被廣泛使用的「矽晶圓太陽能電池」依不同的結晶方式，又能分成「單晶矽太陽電池」、「多晶矽太陽電池」及「非晶矽太陽電池」等三種。「單晶矽太陽能電池」在製程過程中使用拉晶(長晶)程序，使晶格往同一方向前進以提升發電效率；故光電轉換效率在三種類結晶方式當中排行第一(約15-24%)且壽命較長；缺點則是成本相對其他兩種方式更高。「多晶矽太陽能電池」製程較單晶矽電池簡單故成本較低，光電轉換效率一般為10-17%，此類太陽能電池大多使用在大面積電力轉換的發電系統或太空衛星電力上。「非晶矽的太陽能電池」是三種類結晶方式當中最具成本優勢的類型，生產速度也排行第一，製成方式大都為用氣體激發矽化合物(SiH4)解離成薄膜型態；但缺點則是其光電轉換效率只有8-13%位居三種之末；此類太陽能電池近年來多用來與建築材料相結合，在大樓外牆塗裝或製成半透光玻璃材質，以增加建築建構的附加價值。

圖一：太陽能產業鏈

 資料來源：IEA, 智璞產業趨勢研究所整理 2022/10

產業鏈中游以晶片型「矽晶圓太陽能電池」最受歡迎，「薄膜型電池」特殊應用中類繁多具備高附加價值 。

中游部分從生產技術劃分太陽能電池可以分為，晶片型(Wafer-Based) 與薄膜型(Thin-Film)太陽能電池。晶片型的矽晶圓太陽能電池因其轉換效率佳、設備成本低、量產速度快、良率又高，預期未來十年仍將持續統治電池市場，預計 2030 時年將以 11% 的複合年增長率增長至 273.5億美元。晶片型太陽能電池最普遍使用的上游材料為單晶矽與多晶矽，主要由國內外太陽能大廠有『Sharp』、『Q-Cells』、『Kyocera』、『BP solar』、『茂迪』、『聯合再生』等…。「薄膜型太陽能電池」優勢為厚度薄(只有矽晶型的10%)，且能使用在玻璃、塑膠、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當基板來製造，加上容易搭配建築外牆施工等其他安裝方便等眾多優點，目前人造衛星上已經普遍使用砷化鎵(GaAs)材料的「薄膜太陽能電池」板，但缺點為製造成本過高以及轉換效率較低，若能解決成本劣勢則有望成為未來的明星產品。全球薄膜太陽能電池市場從 2021 年到 2030 年的年複合增長率為 8.4%預計到 2030 年將達到 253 億美元。日本『Kaneka」、『First Solar」為主要生產商，在台灣錸德轉投資的「安可光電」主要使用銦錫氧化物（ITO）作為導電材料切入CIGS薄膜太陽能電池領域。

過去十年中游後端的太陽能光電模組產能從歐洲、日本和美國轉移到中國

太陽電池模組廠主要專注於將單一電池進行整合並使模組總轉效率經併聯與串聯後達到極大化。選用太陽能電池種類後，依客戶所需要的電壓、電流設計，焊接與焊串數個太陽電池，再將之以前面玻璃、背面塑膠或玻璃基板，利用特用化學材料裝，並加上鋁框保護後，成為太陽光電模組或模板 (Photovoltaic Module，PV Module)。過去十年太陽能光電模組的製造從歐洲、日本和美國轉移到中國，現在中國擁有在全球太陽能光電市場超過80%的市占率。全球太陽能光電相關貿易總額超過400億美元此數字相較2020年成長超過70%，進而幫助中國太陽能光電材料和設備的出口總額超過300億美元，占過去五年貿易順差的近7%。針對此現象國際能源署(IEA)便提出警告，將來全球太陽能發展有可能變得過於依賴中國。

近年來由於中美之間不論在國際貿易與地緣政治上都發生不同程度的衝突，加上美國太陽能模組高度仰賴中國進口，造成的結果便是太陽能能源發展落後於原訂計畫。為解決此問題，2022年開始以特斯拉為首的指標美企開始積極接洽包含『元晶』、『聯合再生』等台廠尋求解決方案，期盼能擴大供貨。其他因此受惠的廠商及項目還包含：1. 太陽能模組廠商『茂迪』將在2022年第三季量產下世代N型電池。.2『安集』受惠客戶擴建裝置，今年模組訂單產能已滿載，下半年營收、毛利率看增。3. 『友達』太陽能電廠目前2020產能已滿載，預計剩餘訂單要到2023年才能完成。另外周邊零組件廠亦跟著受惠，『昇貿』主要產品為太陽能電池板鍍錫銅帶，伴隨著太陽能模組的需求大幅提升，進而帶動其報價走揚。

下游太陽能系統廠商急起直追，產業朝向上下游整合發展

太陽能產業下游為系統建置與應用，大多以安裝於地面與屋頂的太陽光電發電系統為主。太陽光電系統（PV System）產品大致可分為，「併聯式住商應用系統」、「獨立式家用系統」、「獨立式工業系統」及「一般民生消費品」。整合型太陽能光電廠商會與系統通路商簽定長期合約或形成策略聯盟，將電池與模組經過系統的設計、組合、安裝後銷售給客戶，並負責系統維修作業。除太陽光電模組之外，太陽光電系統主要零配件為電力調節器，而電力調節器之關鍵零組件為太陽光變頻器(PV inverter)，或稱太陽能光電轉換器，可將太陽光電系統所產生的直流電轉換成交流電，並直接將太陽能光電池所產生的電能饋入市電，以提供使用者自用電源或提供給公眾電源。由於太陽光變頻器與UPS同質性高，切入太陽光變頻器的廠商多為電源供應與電源管理設備廠商。國外供應商有德國的『SMA』、『KACO』、奧地利『Fronius』、加拿大『Xantrex』等廠，其中SMA為全球最大太陽能轉換器供應商，市佔率約為40%~45%。我國廠商包括電源供應器廠的『台達電』與『全漢』、UPS的『科風』與『飛瑞』、及漢唐轉投資公司『盈正』。由於太陽光變頻器涉及用電安全，認證通常須時6個月，故新進者短期內將無法快速進入。隨著競爭劇烈，系統廠商向上游供應鏈發展確保原物料來源，中游業者亦試圖跨足下游系統業務，使產業朝向上下游整合發展，『茂迪』即為一個例子(圖二)。

圖二：台灣太陽能產業鏈上關鍵廠商

智璞產業趨勢研究所整理 2022/10

您可能有興趣的文章：產業趨勢報告｜太陽能產業趨勢(上)-再生能源及太陽能市場趨勢

—欲索取更多資訊，請點聯繫我們 —