晶矽、薄膜、高聚光互不相讓 !太陽能量產逆勢看漲

目前可進入量產階段的太陽光電技術,以單/多晶矽、薄膜(Thin Film)以及新興高聚光型(HCPV)三大技術為主,在這三大技術領域中也有許多台灣廠商投入其中。

從整體市場佔有率來看,單/多晶矽依舊穩居太陽能市場主流,預估比重佔85%左右,至於薄膜太陽能約佔整體市場的10%,新興的聚光型產品已經有5%的市佔率。量產能力、製程成熟度、轉換效率、採光穩定度、材料和製程成本等因素,是評比多晶矽、薄膜和高聚光型材料太陽能技術應用的主要區分點。


穩定供應材料是單/多晶矽擴產關鍵

單/多晶矽太陽能技術在量產能力、製程成熟度和製程成本上都具有相當的優勢,不過由於晶矽材料只能吸收到可見光光譜範圍的波長,所以光源轉換效能的成長空間比較小。此外,晶矽材料的溫度係數較高,容易受到溫度變化影響採光效能,日照瓦數的穩定度也因此較低。因此在陰天多雲的氣候變化下,單/多晶矽太陽能面板的採光效能會隨之受限,呈現線性下降的反應。

另一方面,單/多晶矽價格波動幅度過大,矽晶材料廠商也會以庫存方式哄抬市場價格,對於產能滿載的台灣電池和模組廠來說,形成不小的成本壓力。茂迪執行長張秉衡在台灣國際太陽光電論壇發表演講時指出,如何建立長期穩定的晶矽材料供應鏈,是降低單/多晶矽太陽能面板成本的重要關鍵。台灣儘管在今年已經重建太陽能產業的發展契機,不過值得注意的是,在具有高獲利的上游矽晶材料部份,台灣廠商的掌握程度仍舊不足,目前只有福聚太陽能可以量產多晶矽。相較而言,南韓的OCI在短短的三年之內,已經成為全球多晶矽第三大的供應大廠,對於台灣多晶矽太陽能產業發展來說,是個值得注意的警訊。因此垂直整合矽晶原料、電池、模組或逆變器的一條龍生產模式,正逐漸成為台廠單/多晶矽太陽能廠商控制成本的營運方向。



薄膜太陽能技術各有一片天!

薄膜太陽能電池則主要以非晶矽A-Si、非微晶堆疊(Micromorph)和銅銦鎵硒(CIGS)三大類為主,薄膜太陽能面板的透光性比多晶矽來得高,也具有可撓性,且採用強化玻璃材質,相較於單多晶矽太陽能面板,也較不易破裂破碎。相較於單/多晶矽,薄膜太陽能也較不受日照、濕度和遮蔽效應影響。



A-Si量產能力可威脅單/多晶矽

從量產能力來看,目前A-Si和Micromorph都可進入量產階段,A-Si的量產穩定度可達99%,Micromorph大概在90%左右。CIGS剛進入量產階段,產能則仍有待加強,良率也不夠高。旭能光電(SUNNER SOLAR)副董事長歐政豪博士指出,相較於單/多晶矽和高聚光型(HCPV)材料和設備的成本,儘管薄膜太陽能面板的生產設備並不便宜,不過HCPV和多晶矽的材料成本相對較為昂貴,因此薄膜太陽能面板的成本結構仍相對較低。

A-Si製程由於研發時程已有一段時日,材料成本也相對穩定,儘管生產設備也不便宜,整體生產成本相對低廉。整體來看,A-Si薄膜太陽能產品應用具有發展潛力,材料、量產和良率穩定度高且不斷成熟,對於佔主導地位的多晶矽太陽能產品最具威脅性。



CIGS後勢看漲 確立製程標準才能擴產

具備低成本和高轉換效率潛力的銅銦鎵硒(CIGS)製程,也成為薄膜太陽光電領域備受矚目的焦點。綠陽光電、台積電、友達、錸寶等,正積極參與CIGS薄膜太陽能的開發作業。

由於CIGS對於溫度係數較不敏感,可吸收漫射光,因此可吸收的光譜較寬,光吸收的角度沒有單/多晶矽太陽能來的狹窄,因此總發電量較高。另外,不同於其他非晶矽(A-Si)和非微晶堆疊(Micromorph)採用氣體沈積的製程方式,CIGS製程主要可分為真空製程和非真空製程,前者須經過共蒸鍍和濺鍍製程,後者則採用化學電鍍和奈米印刷。真空濺鍍製程可滿足大量量產的需求,成本頗具競爭優勢。

目前CIGS製程主流分成幾大類,也沒有標準產線可以購買,幾乎所有的廠商都是客製化機台,因此產能與產線放大,勢必要考量到機台供應的速度。最關鍵的是,模組面積放大,薄膜太陽能模組均一性控制難度也隨之增加,轉換效率就會跟著模組面積增加而下降,CIGS製程也會面臨相同的問題。值得注意的是,CIGS所需關鍵材料銅銦鎵硒中的銦,屬於高度敏感的稀土原料,能不能獲得穩定的供應來源仍需諸多考量。

正由於目前並沒有標準化的CIGS製程,因此投入CIGS的廠商,一開始必須以一條龍的生產方式,整合開發電池、模組和生產製程設備,初期投入資金壓力相對最高。雖然CIGS薄膜太陽能電池在台積電和友達的加持下聲勢高漲,但是距離量產階段仍有段距離。

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