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台灣搶搭矽薄膜太陽能列車 缺乏技術能力是一大考驗

上網時間: 2008年04月18日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:矽薄膜  太陽能  太陽光電 

在一股太陽能淘金熱作用的催化下,短短兩年間台灣已經有十家廠商宣佈投入矽薄膜太陽能市場,並開始建廠。能源議題的前景熱絡,當然是無庸置疑。但是,有別於傳統代工製造業的量產戰,矽薄膜太陽能產業建構的是一個以技術為主的技術規模戰。然而,長期以來缺乏相關人才與技術能力的台灣業者,想要克服此一市場的諸多議題,打贏一場漂亮的戰,仍是有待努力的。

倍速成長的台灣太陽光電產業

能源問題發燒,也帶動了國內對於太陽能產業的積極投入。在2006年台灣就新增10家相關廠商,2007年投資持續熱絡,新增了19家。截至目前,國內已有 15家矽晶、10家薄膜太陽電池廠、14家模組廠、5家矽晶圓廠,而在上游矽材料方面,也有中油、台塑、福聚等規劃投入,整個太陽光電產業鏈儼然成形。

同時根據工研院太陽光電科技中心的統計資料,2006年台灣矽晶太陽能電池產能為440MWp,去年成長到900MWp,預計今年可達到2110MWp。伴隨矽晶圓與模組產能的增加,使得國內的太陽光電產值從2005年的70億元台幣,到2006年成長三倍達212億元,去年則為535億元,今年就可望達到1,000億元。光電中心預估,到2015年,產值將可達到4,000億元。

以產量來看,台灣2007年的產量為380MWp,佔全球市場的7%,僅落後日本、德國、中國大陸、美國,位居太陽電池第五大生產國;而今年,由於產能倍增,可望躍居為第四大。

在這股太陽能淘金熱中,台灣產業似乎對於矽薄膜太陽能電池的投入特別熱衷。短短兩年間,已有包括聯相、旭能、富陽、大億等十家業者投入,預計今年還會再增加2~4家。

工研院太陽光電科技中心經理陳麒麟表示,矽薄膜有其優勢,從技術方面來看,它採用玻璃基板,沒有矽晶缺料的問題,同時模組成本也較低。此外,由於它的製程溫度低於300度,與矽晶太陽能相較,是一個耗能較低的技術。而在製造方面,受惠於液晶面板製程大面積製程的推動,矽薄膜也容易朝大尺寸發展,再加上透光性較佳,能夠直接與建築物整合,可作為遮陽板或玻璃帷幕的設計。

看好矽薄膜的多項好處,包括歐盟、美國、日本、韓國都開始積極投入相關研發工作,並預計2010年起,矽薄膜太陽電池會開始進入大幅成長期。

特別是,全球最大的矽晶太陽能業者Sharp在去年中,曾公開表示,2013年之前矽晶與矽薄膜兩種技術會同時並行,但2013年以後,矽薄膜將成為主流。Sharp並將結合其10代面板廠,建置出年產能1GW的矽薄膜太陽能廠。

但是,陳麒麟指出,“矽薄膜雖然成本較低,但是目前市場尚未打開。”目前矽晶太陽能電池仍佔90%的比例,矽薄膜只有5%。未來幾年,這樣的情況應該會繼續持續。

雖然矽薄膜有這麼多優點,但效率低卻是它最主要的缺點。目前矽晶太陽電池模組的效率大約是12~14%,而矽薄膜卻只有大概是6%。也因此,目前技術較進步的歐盟與日本都已訂定出2010年要將矽薄膜效率提升到10~12%的目標。

對於目前就積極投入矽薄膜陣營的業者來說,常常提出“效率並不等於發電量”的看法。陳麒麟解釋說,的確,由於矽晶太陽能電池會受到溫度升高、效率遞減的特性影響,再加上低照度效應,雖然矽晶的效率高,但以相同瓦數的兩項產品相比,矽薄膜的發電量是比較高的。

但是,以目前的技術來說,同樣瓦數的兩項產品,矽薄膜的面積大約是矽晶的兩倍。也因此,陳麒麟說,“雖然它的製造成本低,但是,牽涉到土地面積、安裝成本,目前矽薄膜的系統產品成本仍然很高,這也就是為什麼矽薄膜雖然具備許多優點,但卻無法成為主流應用的原因。”

圖說:台灣廠商積極投入,目前已有十家矽薄膜太陽能電池公司。
圖說:台灣廠商積極投入,目前已有十家矽薄膜太陽能電池公司。

一場技術規模戰

陳麒麟表示,對於on-grid市場來說,若以相同面積與相同發電量來比較,若矽晶模組的效率為12~14%,那麼矽薄膜的效率必須提高到10~12%,才能有競爭力,並開始取代矽晶太陽能。

他表示,以矽晶太陽能的技術發展來看,目前的效率幾乎是已經達到極限,未來難有很大的成長空間。也因此,近來矽晶太陽能市場熱絡,幾乎大家最重視的都是如何取得原料的問題,對於技術研發的重視度相對較弱。

“目前矽晶太陽能一度發電成本約3元美金,但由於此技術的效率已難以再突破,未來不可能像半導體或面板製程一樣,能透過大尺寸生產來降低成本。因此,此技術勢必是一個得靠政府補助,無法成為真正產業的市場。”

也就是因為這個因素,目前效率僅有6%,但卻有製造成本低、技術進步空間的矽薄膜技術,成為大家寄予厚望的機會。

陳麒麟表示,目前一些業者正在積極開發微晶矽薄膜製程,以生產出高效率的矽薄膜太陽電池。雖然歐日業者已訂出2010年就可達到的目標,但明確的進展也還沒看到。他強調,“矽薄膜是一個還需要長久發展、投入、而且技術門檻是很高的產業。”

目前台灣已有十家的業者投入,但由於國內缺乏這方面的人才與技術,廠商都是以買turn key的方式,完全倚賴設備廠商的技術與know-how,並沒有自主的技術能力。

陳麒麟指出,當然,回顧台灣的半導體與液晶面板產業,當初也是從無到有,逐步建構出來的。但是,現在情況不同的是,目前中國大陸亦非常積極建廠投入矽薄膜市場,兩岸可以說是站在同樣的起跑點,而不是像過去,我們在半導體、面板都因為投入較早,已經建構出一不易超越的技術障礙。

“若台灣、中國都投入矽薄膜市場,以土地、成本各方面來比較,我們並不具備特別的優勢。更何況,中國還有可能有內需市場來支撐,台灣只能依賴外銷。也因此,若廠商不培養技術能力,僅想要複製代工、製造的模式來進入這個產業,台灣是沒有優勢的。”

他以矽薄膜產業是‘技術規模’重於‘量產規模’來提醒業者,這個市場的確是商機無限,但若沒有以技術為後盾,是無法建立產業競爭力的。

“目前台灣業者各有不同的合作設備廠商,包括應用材料、Oerlikon、ULVAC、Nano PV都有,預計的產品效率約為6%。雖然,各家廠商都承諾未來將提供高效率的矽薄膜技術,但是由於業者本身沒有技術能力,萬一合作的對象屆時沒有成功開發出高效率技術,可能就無法在此一市場中持續發展,這對業者來說,會是一項風險。”

另一方面,由於製程特性,矽薄膜生產時,是cell與模組製程整合的。也就是說,在矽薄膜電池完成時,模組也一併完成了,這與矽晶太陽能是不同的。

“所以,矽薄膜產業並不會發展成像矽晶太陽能一樣的垂直產業鏈,其業務模式與矽晶太陽能電池業者並不相同。由於矽薄膜業者就得直接面對系統客戶,對於產品的認證、安裝、維護得負擔更大的責任,這也使得營運一家矽薄膜太陽能電池廠的風險與難度更高。”

面對這樣一個商機龐大,但卻是挑戰重重的市場,台灣業者雖然積極投入,但必須跳脫傳統的代工製造思維模式,培養人才、技術能力,並長期投入,才有可能成功,要不然有可能只是成為這股產業熱潮中的一個泡沫罷了。

作者: 勾淑婉





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