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第四章 太陽能光電產業現況與未來發展趨勢

第四章 太陽能光電產業現況與未來發展趨勢. 指導老師：顏榮祥老師 學 生： 49554917 蔡靜欣 ( 第 11 組組長 ) 49554054 黃霈真 49554065 王姵雅 49554912 陳綺霞 中 華 民 國 九 十 八 年 六 月二日. 報告大綱. 前 言 第一節 全球矽材與矽晶圓領域現況與發展趨勢 第二節 全球太陽電池 / 模組領域現況與發展趨勢 第三節 全球太陽系統應用領域現況與發展趨勢 第四節 全球太陽光電電力轉換器領域現況與發展趨勢. 前言.

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第四章 太陽能光電產業現況與未來發展趨勢

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  1. 第四章 太陽能光電產業現況與未來發展趨勢 指導老師：顏榮祥老師 學 生：49554917蔡靜欣(第11組組長) 49554054黃霈真 49554065王姵雅 49554912陳綺霞 中 華 民 國 九 十 八 年 六 月二日

  2. 報告大綱 • 前 言 • 第一節 全球矽材與矽晶圓領域現況與發展趨勢 • 第二節 全球太陽電池/模組領域現況與發展趨勢 • 第三節 全球太陽系統應用領域現況與發展趨勢 • 第四節 全球太陽光電電力轉換器領域現況與發展趨勢

  3. 前言 • 主要原料為矽材所製作之晶圓片，透過擴散與蒸鍍等步驟製成之太陽電池，可順利將太陽光能轉化為直流電能。 • 然而一般使用電流多為交流電，故尚需藉電力轉換器將模組所提供之直流電轉為交流電，太陽電池模組配合電力轉換系統及其他設備後，則成為太陽光電系統。

  4. 太陽光電系統可概分為三種，分別為獨立系統、混合系統與併聯系統（第一章已詳述）。太陽光電系統可概分為三種，分別為獨立系統、混合系統與併聯系統（第一章已詳述）。 • 除用來發電外，目前太陽電池亦廣泛用於消費性、通訊與號誌等產品。

  5. 晶圓 太陽能電池 太陽光電系統成本結構 太陽電池模板 電力轉換器 太陽能光電系統 應用 圖4-1 太陽光電產業價值鏈 資料來源：工研院IEK-ITIS計畫

  6. 一、產業現況與發展趨勢

  7. 預期2010年，太陽光電與半導體產業使用矽材比例將各達五成預期2010年，太陽光電與半導體產業使用矽材比例將各達五成 2004年半導體22%需求成長率，太陽光電成長率高達48% 2000年以後太陽光電矽材需求逐年攀升 50% 48% 50% 22%

  8. 二、產業結構與廠商概況 CR4為72.12%。 顯示產業內主要 四家領導廠商，具 有72.12%的影響力

  9. 矽材供不應求 • 全球整體矽材領域而言，矽材缺口所產生之高利潤，及1997年過度樂觀預期IC 產業成長之慘痛經驗，使得矽材廠商多偏保守姿態，而下游廠商為獲取原料，則以「合作契約」的方式，先支付押金，並彼此約定未來之購買量與成交單價，以共同分享擴廠權益與風險。

  10. 表4-3 SolarWorld AG公司組織與規模 資料來源：http://www.solarworld.de/；工研院IEK-ITIS計畫(2005/08)

  11. 有鑑於中國大陸廣大商機，2005 年Solar World更計畫與中國尚德(Suntech)合作，提供其原料與生產技術，委其代工生產。 • 強化原料供應之穩定，並積極朝向Solar-Grade Silicon 發展，與Degussa AG 成立合資企業(Joint Solar Silicon GmbH & Co KG)，於2007 年可提供達800 噸矽材原料。

  12. 表4-4 Renewable energy corporation公司組織與規模 資料來源：http://www.rec-pv.no/；工研院IEK-ITIS計畫(2005/03)

  13. ScanWafer隸屬於Renewable Energy Corporation(REC)，未來將整合價值鏈的效果，瞄準太陽電池零件與系統，並降低價格，目前太陽電池模組之轉換效率接近於16%，Asi 模組為6-8%，而結晶矽晶圓壽命為25 年，效率則達18%。

  14. Evergreen Solar Inc.目前研發成果已可生產較目前矽晶圓厚度少於150 微米之矽晶圓，且申請專利，其可減少矽材耗量，於2005 年底可量產。 • SolarWorld AG 之子公司Deutsche Solar AG 利用新熔爐生產設備，擴增30MW 產能，於2004 年12 月擴增12 個熔爐，2005 年07 月矽錠由40MW擴增至160MW。 • Tokuyama Corporation 產能亦由4,800 噸提升至5,200噸。

  15. 第二節全球太陽電池/模組領域現況與發展趨勢第二節全球太陽電池/模組領域現況與發展趨勢

  16. 一、產業現況與發展趨勢

  17. 2003、2004主要國家於全球太陽光電市場之供需市佔率2003、2004主要國家於全球太陽光電市場之供需市佔率

  18. 各主要國家太陽光電供需比較

  19. 預期歐洲市場成長率將呈現穩定25%之成長 幅度。 • 在短期內，德國與日本仍保持全球最大需 求國家，以歐洲為主要輸入國，日本為主 要輸出國。 • 長期而言，西班牙、南韓、台灣、中國大 陸等地之次級市場將逐漸興起。

  20. 二.產業結構與廠商概況

  21. 產業結構 太陽電池模組主要為太陽電池併/串聯後的產物，故太陽電池與模組之特性與應用具差異性： • 全球太陽電池Herfindahl Hirschman index1=1143.51而它的產業結構為中度競爭 • 全球太陽電池模組Herfindahl Hirschman index=977.96而它的產業結構為高度競爭

  22. 由全球太陽光電產業之CR4 亦可清楚瞭解前幾大廠商之市場影響力 • 全球太陽電池CR4：56.19% • 全球太陽電池模組CR4：49.33%

  23. 1994-2003全球十大光電製造廠商市場佔有率趨勢圖1994-2003全球十大光電製造廠商市場佔有率趨勢圖

  24. Sharp領導廠商之發展 • 1959 年最早發展太陽能電池 • 1963年量產太陽電池 • 1966 年更設置全球最大燈台用電池 • 1970 年代則將電池應用於人造衛星 • 1980 年代才積極促進太陽電池商品化 • 2002 年起Sharp 擴增太陽能系統事業部 • 2005 年Sharp 於日本推出多晶矽住宅用太陽能電池模組

  25. 產地點分佈 • 地點分佈於日本枥木、大阪府之八尾及奈良縣的新庄 • 國外部分，則以美國田納西州為主，而其營銷地點則分佈於亞洲、大洋州、歐洲及北美地區，並於德國巴伐利亞安裝Solar Power Plant 1.7MW 及1.6MW 系統 • 40 年之技術發展，不僅使得Sharp 技術領先，更於2004 年太陽電池/模組量產27.1%居全球首位

  26. 日本京瓷（Kyocera） • 1975 年開始研發太陽電池 • 1982 年則量產多晶矽太陽電池 • 1984 年設置太陽能中心 • 1993 年其單矽晶太陽電池效率達19.5% • 2001年以42MW 年產量居全球第二 • 2003年看好中國大陸潛在市場商機與生產成本優勢 • 2004 於中國大陸之年產量達12MW

  27. 2005 年2 月，京瓷針對日本與美國市場，推出建築一體之太陽模組系統 (1)強調太陽電池模組與平房頂磁磚具兼容性，兼顧美觀與實用，為新一代的建築一體太陽光電系統（Building-Integrated PV Systems） (2)強調組合的有效性，藉由兩種不同尺寸的結合，確保屋頂空間的有效運用

  28. (3)模組個別拆裝容易，該產品不僅顧及轉換效率，更結合使用者需求設計(3)模組個別拆裝容易，該產品不僅顧及轉換效率，更結合使用者需求設計 • 展望未來，京瓷將更進一步佈局全球，並持續增產，達每月20MW 產能，提高在日本、中國大陸、北美及歐洲等地之營運績效

  29. Shell • 1892 年起身於跨國際石化業者 • 1901 年BP 起源於商業油品 • 1950 年發展天然氣事業 • 1997年跨足再生能源領域，業務範疇包含晶圓，至系統銷售、安裝與維護，屬於上下游整合性廠商 • 1999 年與美國Solarex 合併成為BP Solar • 2001 年分別與西班牙、菲律賓政府簽訂4,000 美元計畫，承諾提供菲律賓150 個偏遠地區之電力

  30. 2002 年購併德國Siemens Solar 產量大增 • 2003 年儼然成為世界第二大太陽電池生產廠商 • 2004 年，Shell Solar 產量為72MW

  31. 此外，為強化在太陽光電市場之優勢地位，設立三項計畫，這些計畫包含於Frederick, Maryland Plant 中產能倍增規劃，並與The Home Depot 合作銷售BP Solar 居家系統，且更新其美國能源部門的組織 • 預期至2006 年底，產能將由90MW提昇至200MW。Frederick 於太陽電池及模組製造能量上，擴增超過兩倍

  32. 第三節全球太陽系統應用領域現況與發展趨勢

  33. Sarasin預期全球太陽光電市場，在1990年初期，市場需求平均以14%成長，1997年需求由89MW提升至127MW，以42.7%呈現跳躍性成長，而後持續以平均36%之成長率快速擴增。Sarasin預期全球太陽光電市場，在1990年初期，市場需求平均以14%成長，1997年需求由89MW提升至127MW，以42.7%呈現跳躍性成長，而後持續以平均36%之成長率快速擴增。 • 直至2004年受到全球景氣帶動，太陽光電 需求由658MW提升至955MW，再創新高。

  34. 主要太陽光電應用產品

  35. 消費性用品 先進國家離網家用發電系統 全球離網型鄉村發電系統 通訊與號誌產品 商用離網系統 市電併聯住宅/商用系統 併聯型集中式發電系統 世界太陽電池應用市場分布 商用離網系統

  36. 太陽光電系統應用 • 日本：以併網分佈佔八成，離往非用戶次 之，應用範疇以此兩項為主。 • 美國：離網用戶、離網非用戶、併網分佈 則各佔據三成左右。 • 德國：併網佔據八成，併網集中應用較於 日本、美國多。

  37. 就IEA20個會員國總體觀之 • 應用趨勢與三項領導國家相符 • 併網分佈佔七成 • 離網非用戶近兩成 • 併網集中及離網用戶分別為4%及10%

  38. 第四節 全球太陽光電電力轉換器領域現況與發展趨勢

  39. 產業現況與發展趨勢 • 太陽光電系統結合太陽模組、電力轉換器及其他設備，分為併網型與獨立型兩種

  40. 併聯型(Grid- Connected)太陽光電系統 • 併網型之電力轉換器將太陽電池所產生之電能匯入市電，使得具市電供應之地區能藉此將太陽光電轉換成可供市電使用 • 適用地點：電力正常送達之任何地點 • 工作方式 ：白天 PV系統併聯發電、夜間由台電供電。

  41. 優點：系統簡單、不需安全係數設計、維護容易。 具最大功率追蹤(MPPT)，發電效率高，太陽光之發電能量利用率高 • 缺點：停電時為將自動關機，因而無電可用，無防災功能

  42. 獨立型(Stand-Alone)太陽光電系統 • 獨立型太陽光電系統，則需電力轉換器將太陽電池所產生之電能轉換成為可供負載使用之電能，多半於無市電遍及之地區使用 • 使用蓄電池，白天太陽光電系統發電，並供負載及充電，夜間由電池供電，可以自給自足

  43. 適用地點：高山、離島、基地台…等市電無法到達處 • 工作方式：白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電，可以自給自足(必需搭配蓄電池)

  44. 急促成長的要素 • 受到環保意識興起，偏遠鄉村地區逐步電氣化及經濟成長穩定，隨著各國政府紛紛藉由補貼等方式激勵太陽光電之市場動機，設定2010 年再生能源於歐洲、北美等地區之裝置容量目標，大量投資基礎建設，降低使用者之轉換成本，更擴增了再生能源之成長

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