全球擴產熱潮潛藏危機 太陽光電市場醞釀重整
全球太陽光電產業熱潮持續延燒，不論是新技術研發、廠房興建，或斥資爭取合約，均時有所聞。而新進業者亦競相投入。表面看來，一切似乎「錢」前可期，然而，隱身在這波熱潮背後的，卻是產能過剩所帶來的洗牌效應。
一股「高爾效應」正迅速在全球各地蔓延開來。前美國副總統艾爾高爾(AL Gore)，在2000年總統大選敗選後，全心投入全球暖化問題的宣導工作，希望讓世人真正了解全球暖化的嚴重性。而其所拍攝的紀錄片「不願面對的真相」，更在今年2月，拿下第79屆奧斯卡最佳紀錄片殊榮，並在全球掀起一股響應熱潮。
一項由英國環保團體發起，串聯包括台灣在內等20多個國家共同參與的「全球氣候運動(Global Climate Campaign)」，已陸續在世界各地展開，堪稱全世界針對氣候變遷所發起的最大規模跨國運動。此外，今年4月22日世界地球日，也以暖化所造成的「氣候變遷」為主題進行宣導，並以淨灘、植樹、關燈一小時，以及單車代步等實際行動，呼籲人們正視溫室效應所帶來的氣候危機。
全球暖化是二氧化碳及其他溫室氣體排放到地球大氣層所導致的現象，這些氣體就像厚厚的毯子，將日光熱能包縛，造成地球溫度上升。而石化能源的使用，正是溫室氣體排放的主要禍首之一。因此，降低石化能源的依賴，提高再生能源(Renewable Energy)使用率，即成為世界各國對抗暖化的主要策略。近年來太陽光電(Photovoltaic, PV)產業的迅速發展，便是導因於各國對再生能源的重視。其中，德國、日本及美國等先進國家以補助措施鼓勵裝設，更是促成此一產業成形的重要推手。
太陽能光芒四射 市場需求逐漸擴散
根據PV News研究統計，過去10年，全球太陽電池產量每年成長率均在30%以上，2004～2005年成長率更高達44.52%，達1,727百萬瓦(MWp)，其中48%的產能來自日本，26%來自歐洲，美國則有9%的比例。預估未來每年平均成長率亦可維持20%以上，並於2010年突破3千瓦(GWp)大關(圖1)。
在太陽光電系統設置情形方面，則以德國裝設的比例最高，是太陽為則是日本。不過，隨著愈來愈多國家也開始提供獎勵補助，2006年市場需求已開始趨於分散，尤其南歐、美國、韓國及中國大陸均是備受矚目的新焦點。
南歐市場方面，包括葡萄牙、西班牙、義大利等國家，近來也積極投入太陽光電的發展。SunPower外部事務副總裁Julie Blunden(圖2)表示，整體而言，德國仍是太陽光電系統最大的需求市場，然而，南歐市場正快速崛起，是主要新興太陽光電市場之一。該公司日前便成功獲得葡萄牙南部一座太陽能發電廠的電池及模組訂單。此座位於賽爾帕(Serpa)附近的發電廠，占地150英畝，可提供11MWp給鄰近約8,000戶住家使用，號稱是全球最大的太陽能發電廠。葡萄牙政府還計畫興建更多太陽能電廠，以降低廢氣排放量。
另一方面，美國太陽光電系統的需求亦不斷增加。根據SolarBuzz今年3月的報告顯示，2006年美國太陽光電系統安裝比例較前年成長32%，也再度創下新紀錄。而甫於2006年成立的太陽光電模組製造商茂晶能源，即相當看好美國市場未來的成長潛力。茂晶能源副總經理鄭耀宗表示，除美國加州簽署百萬太陽能屋頂法案(SB1)，計畫補助33.5億美元裝設3,000MWp的太陽光電系統外，包括紐澤西州、賓西凡尼亞州等地也都陸續規畫相關推廣措施。預估未來10年，美國市場將是繼德國之後，全球太陽光電系統裝置成長最快速的地區。
此外，台灣工業銀行(IBT)綜合研究所半導體產業研究副理王旭昇(圖3)也表示，中國大陸經濟起飛，能源需求亦不斷倍增。因此，中國大陸政府計畫未來15年內，將投資2,000億美元，開發替代能源技術，並大力鼓吹太陽電池的發展，以彌補偏遠地區電力基礎建設的不足。另一方面，2008年北京奧運即將來臨，相關電力需求將更為殷切，在在加速中國大陸太陽光電產業的成長。
迎接太陽能商機曙光 全球產業鏈掀投資熱潮
隨著各國政府利多政策陸續出籠，投入太陽光電市場的業者也急遽增加，從上游原料、晶圓和電池製造，到下游模組封裝、系統整合與周邊系統(Balance of System)設計，均有業者不斷投入，也使得太陽光電產業供應鏈結構在這兩年更為完備(圖4)，其中又以矽原料與電池製造商的擴產動作最為積極，也最受矚目。
矽料供應商由7家遽增至30家
由於2004～2005年，全球太陽電池製造商快速擴廠，造成上游多晶矽(Polysilicon)原料嚴重短缺。經過2005年的觀望後，包括Hemlock、Wacker、REC、Tokuyama、MEMC、三菱(Mitsubishi)及住友(Sumitomo)等矽原料製造商，已決定陸續展開擴廠計畫(圖5)，因應太陽光電產業成長趨勢。
而除了原本7家全球主要矽原料供應商外，包括俄羅斯、中國大陸、日本、德國、巴西、挪威等地，也有許多新進業者加入矽原料生產行列，其中多數業者係採傳統西門子製程生產，少數則投入新技術研發。未來，若產能順利開出，將使得全球矽原料供應商數增加至近30家之多(表1)。
電池製造重心逐漸轉移
儘管矽原料短缺問題仍未解決，太陽電池製造廠的擴產動作卻未受任何影響。以2004～2005年來看，平均每家成長率均可達30%左右，Q-Cell、茂迪(Motech)與尚德(Suntech)更達倍數以上的成長。
根據PV News最新資料統計，2006年全球太陽電池製造產能達2,500.3MWp，較2005年的1,782.3MWp成長40%。其中以日本成長率11.3%最低，全球其他地區(Rest of the World, RoW)的成長率最高，達121.4%。研究指出，全球其他地區的產能主要是由4家台灣廠商和10家值得注意的中國大陸業者所主導。若單就中國大陸的表現，其產能已達370MWp，超越美國的201MWp，成為全球第三大太陽電池製造國，而台灣則緊追在後。該機構表示，台灣與中國大陸業者在全球太陽電池製造產業中所扮演的角色已日益重要，明年的調查報告，可能必須將兩者單獨區分計算。
致力開發矽晶圓用雷射水刀切割設備的Synova亦認為中國大陸和台灣市場在太陽光電產業的發展相當快速，儘管目前兩者市場占有比重仍不高，但包括像尚德等公司正迅速崛起，預期未來市占率將突飛猛進，並與日本市場相互抗衡。
此外，將工廠設於菲律賓的SunPower，亦為全球其他地區的產能注入不少貢獻。Blunden表示，2006年底該公司產能為108MWp，預計2007年底將擴增至207MWp，並於2008年底達到372MWp，產能擴充率達兩倍之多。
台灣產業發展三級跳 相關業者全力加碼
除太陽電池等級多晶矽，台灣目前沒有業者具有生產能力外，其餘在晶圓、電池、模組、周邊系統與系統整合等方面，均有許多業者相繼投入。
晶圓方面，主要有綠能、中美晶及合晶3家業者(表2)。前兩者2007年擴產動作較為明顯，以綠能而言，雖然2006年底桃園觀音廠因長晶爐爆炸意外停工兩個月，但已於今年3月復工，並於大園擴建新廠，預計年底總產能可達200MWp，較去年增加3倍之多；中美晶擴產係以多晶矽為主，預估今年產能可達120MWp；至於合晶方面，日前則是宣布以其投資控股的中國錦州佑華57.7%股權，相當於人民幣8,965.06萬元，全數出售給中國矽晶圓廠Solargiga Energy Holdings Limited，並以出售價款為對價轉投資，取得Solargiga約29.6%股權，除可確保晶矽原料來源外，也有助擴大長晶爐產能規模。
太陽電池製造方面，2005年僅茂迪、益通、旺能等3家業者，但如今已增加到9家，另有3家業者投入薄膜太陽電池生產。根據工研院太陽光電科技中心統計，20005年，台灣矽晶太陽電池廠產能僅93MWp，預估至2007年底，總產能將達840MWp，兩年內成長9倍，速度相當驚人(表3)。
工研院太陽光電科技中心產業發展組組長林江財(圖6)表示，由於電池產品不須經過驗證，且投資的費用與半導體相比，相對較低，相關製造程序與設備也都較半導體簡單許多，再加上台灣業者，多半都是直接向國外設備商採購整廠設備(Turnkey)，進入門檻不高。
王旭昇更進一步指出，包括德國Centrotherm等多家設備商，均可提供整廠設備的完整解決方案，並保證量產時程與產品良率。以產能為30MWp的廠房為例，若採整廠設備方案建置生產線，架設資金僅約6～7億美元，而採非整廠設備的資本支出(CAPEX)僅約3億美元，再加上無塵室等設備，總計約需4.5億美元。而如此規模的產能將可貢獻30億美元的營收，投資報酬率相當高，因而吸引眾多新進者搶奪大餅。
模組製造方面，發展亦相當快速，2004年至今，已從原先3家快速增加到10多家，光是2006年就有5家業者投入。不過，由於模組產品必須通過UL、德國萊因()的安規測試才能銷售，因此目前台灣太陽電池模組製造商多半是與國外模組廠合作並為其代工，僅鼎元轉投資的頂晶，在工研院太陽光電中心的技術輔導下，成功取得德國萊因()的模組認證。此外，鄭耀宗也表示，茂晶正與美國設備商Spire Solar合作，引進其最新設備及技術，藉由Spire Solar的技術輔導，茂晶可望在今年底前，取得美國UL的認證。他同時也指出，在成本縮減的壓力下，國外業者已開始來台發展，其中，德商精矽九陽即已計畫在桃園龍潭設廠，這顯示整體產業將逐漸移往亞洲發展，對台灣業者而言，是一展身手的大好時機。
至於周邊系統與系統整合市場，投入者更不計其數。但由於系統建置與周邊相關產品的品質良窳，將攸關整體發電系統運作效能，因此，唯有同時掌握太陽光電與周邊系統設計的經驗與技術，才能具有較好的競爭力。由電源供應器市場跨足太陽光電系統電力轉換器(Invertor)與系統整合市場的台達電子(Delta Electronics)即是最明顯的例子。
台達電子第二電源事業群不斷電電源事業部資深處長蔡文蔭(圖7)表示，隨著太陽光電產業的蓬勃發展，電力轉換器的需求也水漲船高，其中又以市電並聯(On-grid)的市場需求占最大宗，占9成以上的比重，也是該公司產品聚焦的領域。他指出，電力轉換器在太陽光電系統中，扮演相當重要的角色，以台灣現今已架設的太陽能發電系統為例，多數都無法正常運作，其中又以電力轉換器發生故障的比例最高。主要即是安裝廠商對系統設計不甚了解，且電力轉換器購自國外，售後服務不完善所致。因此，台達將結合其在太陽光電及電力轉換器產品領域的優勢，拓展電力轉換器與系統整合市場。
歷經兩年的耕耘，台達所研發的電力轉換器產品已陸續出貨，不但通過UL、VDE安全測試，更是目前全球唯一非日系廠商通過日本JET認證的公司。蔡文蔭強調，由於電力轉換器與太陽光電系統的設計須符合各國規範，除須熟稔各國法規外，更須與當地業者緊密配合，才能順利切入。因此，台達在大中國區市場將從系統整合切入，至於其他國際市場，則將與重要戰略夥伴一起合作，共同創造商機。
新矽料產能緩不濟急 搶矽大戰持續上演
綜上所述，不論國內外業者，從上游到下游，均籠罩在一片加碼投資的聲浪中，各個充滿信心，蓄勢待發。然而，弔詭的是，製造太陽電池最關鍵的矽原料，至今仍供不應求，新加入的電池製造商，又從何掌握原料來源，來確保產能無虞？
對此，林江財認為，新進電池製造商在原料掌握度上，勢必面臨嚴厲挑戰，縱使有辦法取得原料，廠房稼動率也不高。他指出，要產出一瓦的太陽能電力，約需10公克的矽原料，若要生產100MWp，則需1,000噸矽原料。因此，以目前矽原料廠擴產的計畫與電池製造商的產能需求量來看，2008年矽原料短缺問題恐怕仍無法解決。
王旭昇也表示，受到原料供應吃緊的影響，現今太陽光電為賣方市場，矽原料奇貨可居。電池製造商若想取得原料，除了得犧牲許多交易條件外，還得先付款後拿貨。由此來看，若沒有特殊管道，今年投入的電池廠要想在現貨市場買到原料，肯定是緣木求魚。
也因此，為了確保原料供應穩定，許多電池製造業者不惜斥資鉅款購料或簽訂「不平等合約」。以德國太陽電池大廠Q-Cells為例，其日前與挪威冶金級矽供應商Elkem Solar所簽訂的交易合約中即明訂，2007～2008年矽原料交易價採固定制，意即不論矽原料價格如何波動，這段期間的原料價格均以2007年的簽約價交易。
而2009～2010年後，才改由一半固定，一半浮動的價格策略。待10年後，交易價格才完全採浮動制計算，依市場價格進行交易。王旭昇認為，就連最具有議價力的Q-Cells在合約簽訂時，都在條件上做出如此大的讓步，更何況其他規模相對較小的業者，恐怕合約條件將更為嚴苛。
此外，昱晶以27億美元的高額價格，獲得MEMC的10年供貨合約，也是一例。而為了能順利支付相當於新台幣22億元的頭期款，昱晶今年籌資動作不斷，先是4月初辦理現金增資，後續還有新台幣15～20億元的聯貸案，以及一年期新台幣10億元的短期借款。
另一方面，中國大陸亦成為電池製造商取得多晶矽原料來源的重要管道之一。為了提高廠房稼動率，搶食市場商機，電池廠只好購買中國大陸業者的多晶矽原料，雖然原料品質堪慮，但值此賣方市場之際，產品再差，還是賣得出去。
林江財表示，矽原料的品質等級不同，其所產生的發電效率亦不同。中國大陸所生產的矽原料，與Hemlock、MEMC的原料品質就差很多，包括原料提煉的雜質控制、缺陷控制、長晶爐的溫度控制等諸多因素均會影響原料品質。
除品質問題外，購買中國大陸原料，還可能發生交期不穩的風險，相當沒有保障。王旭昇指出，有些台灣電池廠商向中國大陸業者購買多晶矽原料，簽約三年，結果一樣拿不到料，原因是對方將原料賣給了市場上出價較高的其他業者，讓台灣業者相當困擾。
鄭耀宗也表示，在與國外客戶接洽過程中，常有許多客戶會明白告知中國大陸僅接受尚德及晶奧的電池產品，至於其他廠商則有待討論。因為模組的效率決定在電池的發電效率，因此模組廠所使用的電池來源為何？等級為何？客戶均相當在意。
儘管如此，在矽原料短缺壓力仍未解除之前，誰能掌握原料來源，誰就能確保廠房稼動率，進而創造獲利。因此，短期之內，這些現象仍將持續發生，預期2008年以後，市場才會逐漸步上軌道。
2008年供需平衡？ 新產能是否開出為關鍵
一般而言，矽原料製造商擴廠約兩年時間，但若是建造新廠，則約需3年。而由於相關擴產的討論及廠商動作，約從2005年開始，因此，市場預估2008年新的矽原料產能將會陸續開出，因而也引發市場將會供過於求的議論(圖8)。
對此，Blunden表示，的確看到有許多新的矽原料工廠將於2008年上線，然而，市場對於需求成長的預測，並沒有精準的數據，短期內很難斷定原料價格將於何時舒緩。她強調，隨著市場對於太陽能等無污染能源的需求持續增加，SunPower樂見有更多新廠商與新技術投入。目前美國僅不到1%的家用與商用電力採用太陽能發電，因此市場成長空間還相當大。預期在邁入更成熟產業之前，市場的仍將持續波動。
鄭耀宗則以1997～1999年台灣光碟片產業快速擴張，而埋下日後市場供過於求、價格崩跌的例子表示，現今太陽光電產業也正面臨盲目擴產的危機中。他強調，雖然太陽光電產業看似只要資金充足即可投入，但仍須審慎擴張，以免重蹈光碟片產業覆轍。
王旭昇則指出，2008～2009年產能是否過剩，主要取決於2008年下半年，全球矽原料的新產能是否能順利開出，以及終端市場需求是否繼續成長。所謂新產能，係包括使用傳統西門子製程技術與新製矽技術的產能。若新產能順利於2008年下半年全部開出，但市場需求卻未持續增加，才會導致多晶矽供過於求的局面。果真如此，太陽光電市場將會進入重整局面。
原料荒紓解後 市場生態重新洗牌
現階段而言，太陽光電系統的成本中，66%來自模組，而影響模組價格最重要的因素，即是矽原料的價格(圖9)。在原料短缺嚴重的情形下，連帶提高產業鏈各個環節的售價，因此毛利也隨之上升，其中，又以矽原料供應商毛利最高，達35%以上，而愈往下游利潤空間則愈小。
一旦原料問題獲得紓解，首當其衝將促使模組價格下跌，若此時市場發生供過於求，對簽訂長期供貨合約的電池製造商而言，將相當不利。王旭昇指出，為了取得供貨合約，現今矽原料製造商的簽約條件都相當嚴苛，電池廠若不讓步，很難爭取到合作機會。但這些長期合約的矽原料價格通常為固定制，因此當多晶矽短缺問題決解，市場現貨價下滑時，簽訂長期供貨合約的太陽電池業者，反倒將因原料取得成本的僵固性，而處於發展劣勢。
不過，對矽原料供應商而言，這種作法卻是降低營經風險的最佳保障。事實上，2000年時，產能擴充過快的矽原料廠，即因半導體景氣下滑，而遭受池魚之殃，以致背負龐大的財務壓力，好不容易才恢復元氣。如今，面對太陽光電市場快速發展，為了避免夢魘重新上演，因此不得不在簽約條件上嚴格把關，以明哲保身。
至於2008年後，市場需求是否能真如預期般持續增長，市場人市多半持樂觀態度。畢竟，提高再生能源使用比例已是大勢所趨，且2009年之前，各國政府所頒布的裝設暨補助計畫均已確定，除非政策突然喊停，否則市場需求應會持續成長。王旭昇打趣表示，太陽能產業基本面絕沒問題，如同其名，旭日東昇且長長久久。惟2008～2009年若發生價格下跌，產業恐將陷入烏雲罩頂，屆時也將考驗各家公司的經營智慧。
強化技術及成本競爭力 為長期發展之道
長遠來看，價格下滑才能促成太陽光電系統的普及化，因此，如何強化技術、提高電池發電效率，並嚴格控管成本，將是相關業者必須正視的問題。Synova認為，供需之間的平衡最終仍將取決於價格。環保意識備受關注將激勵產業蓬勃發展，而競爭激烈的環境，讓相關業者須致力提高產品良率和品質，並透過更好的設備和技術，提升製造效率，降低成本，並促成價格下滑。
以SunPower為例，其單晶矽電池發電效率已高達22%，不僅有助其節省矽原料的使用，也有利下游模組及系統廠降低成本。Blunden強調，如此高的轉換效率，可較相同發電瓦數的系統，使用更少的矽材料、電池板，甚至系統安裝時所需的模組數量，同時也減少安裝的時間及人力成本。
林江財也指出，電池效率的提升對降低成本有很大幫助，當單片電池效率提高時，相同面積將可供應更大電力。而影響效率的因素，主要包括矽原料品質、製程參數，及電池設計。他表示，現今台灣業者多半直接購買國外設備商的整廠解決方案，對核心技術的掌握度不足，雖然短期內仍具有獲利能力，但長期而言，應投入技術研發，以強化競爭力。因此，目前工研院太陽光電科技中心正積極突破電池發電效率，並提高量產設備自製率，以協助業者掌握關鍵技術。如今，單晶矽電池發電效率已可達20%；有關電池製程設備，除電漿輔助化學氣象沈積(PECVD)機台門檻較高外，其餘設備多半均已掌握製造能力。
此外，透過線鋸(Wire Saw)技術改良，將晶圓切割厚度由原先350微米(μm)降至200～225微米，也可將原本250微米的線鋸損失，減少為130微米；以及提高製程良率與自動化程度，同樣也都有助樽節成本。
隨著愈來愈多業者加入，太陽光電市場的競爭勢已漸趨激烈，未來淪為價格競爭亦在所難免。事實上，此種現象，已在周邊系統的電力轉換器市場悄然發生。蔡文蔭表示，為了加速普及，系統廠會推動價格繼續下跌，然由於上游原料價格居高不下，因此價格壓力便落在系統安裝業者身上。為了設法降低成本，電力轉換器便淪為業者壓縮成本的首要對象，每年降價幅度約10%，目前歐洲市場價格已達一瓦0.5美元。
顯而易見的，利潤空間微薄，而投入廠商卻不斷增加，將使得電力轉換器價格競爭急遽增溫。對此，蔡文蔭反倒樂觀其成。他指出，近年來國外有許多馬達驅動器廠商加入電力轉換器市場，而台灣則多半是不斷電系統(UPS)業者跨足此領域，但不論其技術背景為何，均須面臨平均銷售價格(ASP)快速下滑的挑戰，因此，如何提高製造效率，確保獲利能力，將是首要課題。而台達已在全球電源供應器市場占有一席之地，且全球供應鏈布局完善，對生產效能與成本控管方面，將具有先天的競爭優勢。
降低進口矽料依賴度 拓展台灣業者發展空間
以2005年來看，台灣太陽光電產值規模為新台幣70億元，占全球產值比例約1%，其中又以電池產值最高(表4)，且規模仍持續快速攀升。然而，現今生產電池的矽原料100%均須自國外進口，如此高的依賴程度，恐將成為未來擴大發展的絆腳石。
再生能源的重要性已不容置疑。而台灣擁有豐富的半導體與薄膜電晶體(TFT)技術發展經驗、製造品質與行銷能力，在太陽光電產業發展上具有得天獨厚的條件。因此，未來亟待善用這些優點，與國外設備廠共同合作，並朝向冶金級矽材料純化技術研發、提高關鍵設備自製率、投入薄型化高效率太陽電池技術，以及建立太陽電池模組認證實驗室等方向戮力發展，強化核心技術，設法降低進口矽原料依賴程度，進而打造日不落的台灣太陽光電產業。
(詳細圖表請見新電子科技雜誌254期5月號)
全球太陽光電產業熱潮持續延燒，不論是新技術研發、廠房興建，或斥資爭取合約，均時有所聞。而新進業者亦競相投入。表面看來，一切似乎「錢」前可期，然而，隱身在這波熱潮背後的，卻是產能過剩所帶來的洗牌效應。
一股「高爾效應」正迅速在全球各地蔓延開來。前美國副總統艾爾高爾(AL Gore)，在2000年總統大選敗選後，全心投入全球暖化問題的宣導工作，希望讓世人真正了解全球暖化的嚴重性。而其所拍攝的紀錄片「不願面對的真相」，更在今年2月，拿下第79屆奧斯卡最佳紀錄片殊榮，並在全球掀起一股響應熱潮。
一項由英國環保團體發起，串聯包括台灣在內等20多個國家共同參與的「全球氣候運動(Global Climate Campaign)」，已陸續在世界各地展開，堪稱全世界針對氣候變遷所發起的最大規模跨國運動。此外，今年4月22日世界地球日，也以暖化所造成的「氣候變遷」為主題進行宣導，並以淨灘、植樹、關燈一小時，以及單車代步等實際行動，呼籲人們正視溫室效應所帶來的氣候危機。
全球暖化是二氧化碳及其他溫室氣體排放到地球大氣層所導致的現象，這些氣體就像厚厚的毯子，將日光熱能包縛，造成地球溫度上升。而石化能源的使用，正是溫室氣體排放的主要禍首之一。因此，降低石化能源的依賴，提高再生能源(Renewable Energy)使用率，即成為世界各國對抗暖化的主要策略。近年來太陽光電(Photovoltaic, PV)產業的迅速發展，便是導因於各國對再生能源的重視。其中，德國、日本及美國等先進國家以補助措施鼓勵裝設，更是促成此一產業成形的重要推手。
太陽能光芒四射 市場需求逐漸擴散
根據PV News研究統計，過去10年，全球太陽電池產量每年成長率均在30%以上，2004～2005年成長率更高達44.52%，達1,727百萬瓦(MWp)，其中48%的產能來自日本，26%來自歐洲，美國則有9%的比例。預估未來每年平均成長率亦可維持20%以上，並於2010年突破3千瓦(GWp)大關(圖1)。
在太陽光電系統設置情形方面，則以德國裝設的比例最高，是太陽為則是日本。不過，隨著愈來愈多國家也開始提供獎勵補助，2006年市場需求已開始趨於分散，尤其南歐、美國、韓國及中國大陸均是備受矚目的新焦點。
南歐市場方面，包括葡萄牙、西班牙、義大利等國家，近來也積極投入太陽光電的發展。SunPower外部事務副總裁Julie Blunden(圖2)表示，整體而言，德國仍是太陽光電系統最大的需求市場，然而，南歐市場正快速崛起，是主要新興太陽光電市場之一。該公司日前便成功獲得葡萄牙南部一座太陽能發電廠的電池及模組訂單。此座位於賽爾帕(Serpa)附近的發電廠，占地150英畝，可提供11MWp給鄰近約8,000戶住家使用，號稱是全球最大的太陽能發電廠。葡萄牙政府還計畫興建更多太陽能電廠，以降低廢氣排放量。
另一方面，美國太陽光電系統的需求亦不斷增加。根據SolarBuzz今年3月的報告顯示，2006年美國太陽光電系統安裝比例較前年成長32%，也再度創下新紀錄。而甫於2006年成立的太陽光電模組製造商茂晶能源，即相當看好美國市場未來的成長潛力。茂晶能源副總經理鄭耀宗表示，除美國加州簽署百萬太陽能屋頂法案(SB1)，計畫補助33.5億美元裝設3,000MWp的太陽光電系統外，包括紐澤西州、賓西凡尼亞州等地也都陸續規畫相關推廣措施。預估未來10年，美國市場將是繼德國之後，全球太陽光電系統裝置成長最快速的地區。
此外，台灣工業銀行(IBT)綜合研究所半導體產業研究副理王旭昇(圖3)也表示，中國大陸經濟起飛，能源需求亦不斷倍增。因此，中國大陸政府計畫未來15年內，將投資2,000億美元，開發替代能源技術，並大力鼓吹太陽電池的發展，以彌補偏遠地區電力基礎建設的不足。另一方面，2008年北京奧運即將來臨，相關電力需求將更為殷切，在在加速中國大陸太陽光電產業的成長。
迎接太陽能商機曙光 全球產業鏈掀投資熱潮
隨著各國政府利多政策陸續出籠，投入太陽光電市場的業者也急遽增加，從上游原料、晶圓和電池製造，到下游模組封裝、系統整合與周邊系統(Balance of System)設計，均有業者不斷投入，也使得太陽光電產業供應鏈結構在這兩年更為完備(圖4)，其中又以矽原料與電池製造商的擴產動作最為積極，也最受矚目。
矽料供應商由7家遽增至30家
由於2004～2005年，全球太陽電池製造商快速擴廠，造成上游多晶矽(Polysilicon)原料嚴重短缺。經過2005年的觀望後，包括Hemlock、Wacker、REC、Tokuyama、MEMC、三菱(Mitsubishi)及住友(Sumitomo)等矽原料製造商，已決定陸續展開擴廠計畫(圖5)，因應太陽光電產業成長趨勢。
而除了原本7家全球主要矽原料供應商外，包括俄羅斯、中國大陸、日本、德國、巴西、挪威等地，也有許多新進業者加入矽原料生產行列，其中多數業者係採傳統西門子製程生產，少數則投入新技術研發。未來，若產能順利開出，將使得全球矽原料供應商數增加至近30家之多(表1)。
電池製造重心逐漸轉移
儘管矽原料短缺問題仍未解決，太陽電池製造廠的擴產動作卻未受任何影響。以2004～2005年來看，平均每家成長率均可達30%左右，Q-Cell、茂迪(Motech)與尚德(Suntech)更達倍數以上的成長。
根據PV News最新資料統計，2006年全球太陽電池製造產能達2,500.3MWp，較2005年的1,782.3MWp成長40%。其中以日本成長率11.3%最低，全球其他地區(Rest of the World, RoW)的成長率最高，達121.4%。研究指出，全球其他地區的產能主要是由4家台灣廠商和10家值得注意的中國大陸業者所主導。若單就中國大陸的表現，其產能已達370MWp，超越美國的201MWp，成為全球第三大太陽電池製造國，而台灣則緊追在後。該機構表示，台灣與中國大陸業者在全球太陽電池製造產業中所扮演的角色已日益重要，明年的調查報告，可能必須將兩者單獨區分計算。
致力開發矽晶圓用雷射水刀切割設備的Synova亦認為中國大陸和台灣市場在太陽光電產業的發展相當快速，儘管目前兩者市場占有比重仍不高，但包括像尚德等公司正迅速崛起，預期未來市占率將突飛猛進，並與日本市場相互抗衡。
此外，將工廠設於菲律賓的SunPower，亦為全球其他地區的產能注入不少貢獻。Blunden表示，2006年底該公司產能為108MWp，預計2007年底將擴增至207MWp，並於2008年底達到372MWp，產能擴充率達兩倍之多。
台灣產業發展三級跳 相關業者全力加碼
除太陽電池等級多晶矽，台灣目前沒有業者具有生產能力外，其餘在晶圓、電池、模組、周邊系統與系統整合等方面，均有許多業者相繼投入。
晶圓方面，主要有綠能、中美晶及合晶3家業者(表2)。前兩者2007年擴產動作較為明顯，以綠能而言，雖然2006年底桃園觀音廠因長晶爐爆炸意外停工兩個月，但已於今年3月復工，並於大園擴建新廠，預計年底總產能可達200MWp，較去年增加3倍之多；中美晶擴產係以多晶矽為主，預估今年產能可達120MWp；至於合晶方面，日前則是宣布以其投資控股的中國錦州佑華57.7%股權，相當於人民幣8,965.06萬元，全數出售給中國矽晶圓廠Solargiga Energy Holdings Limited，並以出售價款為對價轉投資，取得Solargiga約29.6%股權，除可確保晶矽原料來源外，也有助擴大長晶爐產能規模。
太陽電池製造方面，2005年僅茂迪、益通、旺能等3家業者，但如今已增加到9家，另有3家業者投入薄膜太陽電池生產。根據工研院太陽光電科技中心統計，20005年，台灣矽晶太陽電池廠產能僅93MWp，預估至2007年底，總產能將達840MWp，兩年內成長9倍，速度相當驚人(表3)。
工研院太陽光電科技中心產業發展組組長林江財(圖6)表示，由於電池產品不須經過驗證，且投資的費用與半導體相比，相對較低，相關製造程序與設備也都較半導體簡單許多，再加上台灣業者，多半都是直接向國外設備商採購整廠設備(Turnkey)，進入門檻不高。
王旭昇更進一步指出，包括德國Centrotherm等多家設備商，均可提供整廠設備的完整解決方案，並保證量產時程與產品良率。以產能為30MWp的廠房為例，若採整廠設備方案建置生產線，架設資金僅約6～7億美元，而採非整廠設備的資本支出(CAPEX)僅約3億美元，再加上無塵室等設備，總計約需4.5億美元。而如此規模的產能將可貢獻30億美元的營收，投資報酬率相當高，因而吸引眾多新進者搶奪大餅。
模組製造方面，發展亦相當快速，2004年至今，已從原先3家快速增加到10多家，光是2006年就有5家業者投入。不過，由於模組產品必須通過UL、德國萊因()的安規測試才能銷售，因此目前台灣太陽電池模組製造商多半是與國外模組廠合作並為其代工，僅鼎元轉投資的頂晶，在工研院太陽光電中心的技術輔導下，成功取得德國萊因()的模組認證。此外，鄭耀宗也表示，茂晶正與美國設備商Spire Solar合作，引進其最新設備及技術，藉由Spire Solar的技術輔導，茂晶可望在今年底前，取得美國UL的認證。他同時也指出，在成本縮減的壓力下，國外業者已開始來台發展，其中，德商精矽九陽即已計畫在桃園龍潭設廠，這顯示整體產業將逐漸移往亞洲發展，對台灣業者而言，是一展身手的大好時機。
至於周邊系統與系統整合市場，投入者更不計其數。但由於系統建置與周邊相關產品的品質良窳，將攸關整體發電系統運作效能，因此，唯有同時掌握太陽光電與周邊系統設計的經驗與技術，才能具有較好的競爭力。由電源供應器市場跨足太陽光電系統電力轉換器(Invertor)與系統整合市場的台達電子(Delta Electronics)即是最明顯的例子。
台達電子第二電源事業群不斷電電源事業部資深處長蔡文蔭(圖7)表示，隨著太陽光電產業的蓬勃發展，電力轉換器的需求也水漲船高，其中又以市電並聯(On-grid)的市場需求占最大宗，占9成以上的比重，也是該公司產品聚焦的領域。他指出，電力轉換器在太陽光電系統中，扮演相當重要的角色，以台灣現今已架設的太陽能發電系統為例，多數都無法正常運作，其中又以電力轉換器發生故障的比例最高。主要即是安裝廠商對系統設計不甚了解，且電力轉換器購自國外，售後服務不完善所致。因此，台達將結合其在太陽光電及電力轉換器產品領域的優勢，拓展電力轉換器與系統整合市場。
歷經兩年的耕耘，台達所研發的電力轉換器產品已陸續出貨，不但通過UL、VDE安全測試，更是目前全球唯一非日系廠商通過日本JET認證的公司。蔡文蔭強調，由於電力轉換器與太陽光電系統的設計須符合各國規範，除須熟稔各國法規外，更須與當地業者緊密配合，才能順利切入。因此，台達在大中國區市場將從系統整合切入，至於其他國際市場，則將與重要戰略夥伴一起合作，共同創造商機。
新矽料產能緩不濟急 搶矽大戰持續上演
綜上所述，不論國內外業者，從上游到下游，均籠罩在一片加碼投資的聲浪中，各個充滿信心，蓄勢待發。然而，弔詭的是，製造太陽電池最關鍵的矽原料，至今仍供不應求，新加入的電池製造商，又從何掌握原料來源，來確保產能無虞？
對此，林江財認為，新進電池製造商在原料掌握度上，勢必面臨嚴厲挑戰，縱使有辦法取得原料，廠房稼動率也不高。他指出，要產出一瓦的太陽能電力，約需10公克的矽原料，若要生產100MWp，則需1,000噸矽原料。因此，以目前矽原料廠擴產的計畫與電池製造商的產能需求量來看，2008年矽原料短缺問題恐怕仍無法解決。
王旭昇也表示，受到原料供應吃緊的影響，現今太陽光電為賣方市場，矽原料奇貨可居。電池製造商若想取得原料，除了得犧牲許多交易條件外，還得先付款後拿貨。由此來看，若沒有特殊管道，今年投入的電池廠要想在現貨市場買到原料，肯定是緣木求魚。
也因此，為了確保原料供應穩定，許多電池製造業者不惜斥資鉅款購料或簽訂「不平等合約」。以德國太陽電池大廠Q-Cells為例，其日前與挪威冶金級矽供應商Elkem Solar所簽訂的交易合約中即明訂，2007～2008年矽原料交易價採固定制，意即不論矽原料價格如何波動，這段期間的原料價格均以2007年的簽約價交易。
而2009～2010年後，才改由一半固定，一半浮動的價格策略。待10年後，交易價格才完全採浮動制計算，依市場價格進行交易。王旭昇認為，就連最具有議價力的Q-Cells在合約簽訂時，都在條件上做出如此大的讓步，更何況其他規模相對較小的業者，恐怕合約條件將更為嚴苛。
此外，昱晶以27億美元的高額價格，獲得MEMC的10年供貨合約，也是一例。而為了能順利支付相當於新台幣22億元的頭期款，昱晶今年籌資動作不斷，先是4月初辦理現金增資，後續還有新台幣15～20億元的聯貸案，以及一年期新台幣10億元的短期借款。
另一方面，中國大陸亦成為電池製造商取得多晶矽原料來源的重要管道之一。為了提高廠房稼動率，搶食市場商機，電池廠只好購買中國大陸業者的多晶矽原料，雖然原料品質堪慮，但值此賣方市場之際，產品再差，還是賣得出去。
林江財表示，矽原料的品質等級不同，其所產生的發電效率亦不同。中國大陸所生產的矽原料，與Hemlock、MEMC的原料品質就差很多，包括原料提煉的雜質控制、缺陷控制、長晶爐的溫度控制等諸多因素均會影響原料品質。
除品質問題外，購買中國大陸原料，還可能發生交期不穩的風險，相當沒有保障。王旭昇指出，有些台灣電池廠商向中國大陸業者購買多晶矽原料，簽約三年，結果一樣拿不到料，原因是對方將原料賣給了市場上出價較高的其他業者，讓台灣業者相當困擾。
鄭耀宗也表示，在與國外客戶接洽過程中，常有許多客戶會明白告知中國大陸僅接受尚德及晶奧的電池產品，至於其他廠商則有待討論。因為模組的效率決定在電池的發電效率，因此模組廠所使用的電池來源為何？等級為何？客戶均相當在意。
儘管如此，在矽原料短缺壓力仍未解除之前，誰能掌握原料來源，誰就能確保廠房稼動率，進而創造獲利。因此，短期之內，這些現象仍將持續發生，預期2008年以後，市場才會逐漸步上軌道。
2008年供需平衡？ 新產能是否開出為關鍵
一般而言，矽原料製造商擴廠約兩年時間，但若是建造新廠，則約需3年。而由於相關擴產的討論及廠商動作，約從2005年開始，因此，市場預估2008年新的矽原料產能將會陸續開出，因而也引發市場將會供過於求的議論(圖8)。
對此，Blunden表示，的確看到有許多新的矽原料工廠將於2008年上線，然而，市場對於需求成長的預測，並沒有精準的數據，短期內很難斷定原料價格將於何時舒緩。她強調，隨著市場對於太陽能等無污染能源的需求持續增加，SunPower樂見有更多新廠商與新技術投入。目前美國僅不到1%的家用與商用電力採用太陽能發電，因此市場成長空間還相當大。預期在邁入更成熟產業之前，市場的仍將持續波動。
鄭耀宗則以1997～1999年台灣光碟片產業快速擴張，而埋下日後市場供過於求、價格崩跌的例子表示，現今太陽光電產業也正面臨盲目擴產的危機中。他強調，雖然太陽光電產業看似只要資金充足即可投入，但仍須審慎擴張，以免重蹈光碟片產業覆轍。
王旭昇則指出，2008～2009年產能是否過剩，主要取決於2008年下半年，全球矽原料的新產能是否能順利開出，以及終端市場需求是否繼續成長。所謂新產能，係包括使用傳統西門子製程技術與新製矽技術的產能。若新產能順利於2008年下半年全部開出，但市場需求卻未持續增加，才會導致多晶矽供過於求的局面。果真如此，太陽光電市場將會進入重整局面。
原料荒紓解後 市場生態重新洗牌
現階段而言，太陽光電系統的成本中，66%來自模組，而影響模組價格最重要的因素，即是矽原料的價格(圖9)。在原料短缺嚴重的情形下，連帶提高產業鏈各個環節的售價，因此毛利也隨之上升，其中，又以矽原料供應商毛利最高，達35%以上，而愈往下游利潤空間則愈小。
一旦原料問題獲得紓解，首當其衝將促使模組價格下跌，若此時市場發生供過於求，對簽訂長期供貨合約的電池製造商而言，將相當不利。王旭昇指出，為了取得供貨合約，現今矽原料製造商的簽約條件都相當嚴苛，電池廠若不讓步，很難爭取到合作機會。但這些長期合約的矽原料價格通常為固定制，因此當多晶矽短缺問題決解，市場現貨價下滑時，簽訂長期供貨合約的太陽電池業者，反倒將因原料取得成本的僵固性，而處於發展劣勢。
不過，對矽原料供應商而言，這種作法卻是降低營經風險的最佳保障。事實上，2000年時，產能擴充過快的矽原料廠，即因半導體景氣下滑，而遭受池魚之殃，以致背負龐大的財務壓力，好不容易才恢復元氣。如今，面對太陽光電市場快速發展，為了避免夢魘重新上演，因此不得不在簽約條件上嚴格把關，以明哲保身。
至於2008年後，市場需求是否能真如預期般持續增長，市場人市多半持樂觀態度。畢竟，提高再生能源使用比例已是大勢所趨，且2009年之前，各國政府所頒布的裝設暨補助計畫均已確定，除非政策突然喊停，否則市場需求應會持續成長。王旭昇打趣表示，太陽能產業基本面絕沒問題，如同其名，旭日東昇且長長久久。惟2008～2009年若發生價格下跌，產業恐將陷入烏雲罩頂，屆時也將考驗各家公司的經營智慧。
強化技術及成本競爭力 為長期發展之道
長遠來看，價格下滑才能促成太陽光電系統的普及化，因此，如何強化技術、提高電池發電效率，並嚴格控管成本，將是相關業者必須正視的問題。Synova認為，供需之間的平衡最終仍將取決於價格。環保意識備受關注將激勵產業蓬勃發展，而競爭激烈的環境，讓相關業者須致力提高產品良率和品質，並透過更好的設備和技術，提升製造效率，降低成本，並促成價格下滑。
以SunPower為例，其單晶矽電池發電效率已高達22%，不僅有助其節省矽原料的使用，也有利下游模組及系統廠降低成本。Blunden強調，如此高的轉換效率，可較相同發電瓦數的系統，使用更少的矽材料、電池板，甚至系統安裝時所需的模組數量，同時也減少安裝的時間及人力成本。
林江財也指出，電池效率的提升對降低成本有很大幫助，當單片電池效率提高時，相同面積將可供應更大電力。而影響效率的因素，主要包括矽原料品質、製程參數，及電池設計。他表示，現今台灣業者多半直接購買國外設備商的整廠解決方案，對核心技術的掌握度不足，雖然短期內仍具有獲利能力，但長期而言，應投入技術研發，以強化競爭力。因此，目前工研院太陽光電科技中心正積極突破電池發電效率，並提高量產設備自製率，以協助業者掌握關鍵技術。如今，單晶矽電池發電效率已可達20%；有關電池製程設備，除電漿輔助化學氣象沈積(PECVD)機台門檻較高外，其餘設備多半均已掌握製造能力。
此外，透過線鋸(Wire Saw)技術改良，將晶圓切割厚度由原先350微米(μm)降至200～225微米，也可將原本250微米的線鋸損失，減少為130微米；以及提高製程良率與自動化程度，同樣也都有助樽節成本。
隨著愈來愈多業者加入，太陽光電市場的競爭勢已漸趨激烈，未來淪為價格競爭亦在所難免。事實上，此種現象，已在周邊系統的電力轉換器市場悄然發生。蔡文蔭表示，為了加速普及，系統廠會推動價格繼續下跌，然由於上游原料價格居高不下，因此價格壓力便落在系統安裝業者身上。為了設法降低成本，電力轉換器便淪為業者壓縮成本的首要對象，每年降價幅度約10%，目前歐洲市場價格已達一瓦0.5美元。
顯而易見的，利潤空間微薄，而投入廠商卻不斷增加，將使得電力轉換器價格競爭急遽增溫。對此，蔡文蔭反倒樂觀其成。他指出，近年來國外有許多馬達驅動器廠商加入電力轉換器市場，而台灣則多半是不斷電系統(UPS)業者跨足此領域，但不論其技術背景為何，均須面臨平均銷售價格(ASP)快速下滑的挑戰，因此，如何提高製造效率，確保獲利能力，將是首要課題。而台達已在全球電源供應器市場占有一席之地，且全球供應鏈布局完善，對生產效能與成本控管方面，將具有先天的競爭優勢。
降低進口矽料依賴度 拓展台灣業者發展空間
以2005年來看，台灣太陽光電產值規模為新台幣70億元，占全球產值比例約1%，其中又以電池產值最高(表4)，且規模仍持續快速攀升。然而，現今生產電池的矽原料100%均須自國外進口，如此高的依賴程度，恐將成為未來擴大發展的絆腳石。
再生能源的重要性已不容置疑。而台灣擁有豐富的半導體與薄膜電晶體(TFT)技術發展經驗、製造品質與行銷能力，在太陽光電產業發展上具有得天獨厚的條件。因此，未來亟待善用這些優點，與國外設備廠共同合作，並朝向冶金級矽材料純化技術研發、提高關鍵設備自製率、投入薄型化高效率太陽電池技術，以及建立太陽電池模組認證實驗室等方向戮力發展，強化核心技術，設法降低進口矽原料依賴程度，進而打造日不落的台灣太陽光電產業。
(詳細圖表請見新電子科技雜誌254期5月號)
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