全球能源短缺下看台灣太陽能產業的契機｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	莊習武 Richard Chuag
論文名稱：	全球能源短缺下看台灣太陽能產業的契機
指導教授：	吳鑄陶 Chu-Tao Wu
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 工業工程與工程管理學系 Department of Industrial Engineering and Engineering Management
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	73
中文關鍵詞：	太陽能電池、晶棒、晶片、太陽電池模組
外文關鍵詞：	Solar Cell, Ingot, Wafer, Solar Sell Module
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在石油價格高漲、枯竭危機進逼，以及新的市場與應用崛起，加上產品逐年降價等優勢下，太陽能電池產業前景一片樂觀。德國大廠Schott Solar更指出，二○四○年全球尖峰用電將有二五％來自太陽能。石油危機是加速太陽能產業高速發展最重要推力之一，油價居高不下、太陽能電池成本卻以每年五％的幅度下滑的趨勢，將讓太陽能電池更具競爭力；國際間致力於將低溫室效應氣體排放，給了太陽能光電將扮演重要角色的空間。
基於各國尋找替代性能源積極性及環保意識的高漲，日本、德國、美國等3國為目前最積極推動PV產業，造成全球PV市場急遽成長。各國因開發而能源依存度逐漸提升，故積極發展扶植PV產業，惟裝設價格居高不下，造成政府政策補助為PV產業發展關鍵因素之一。歐盟(尤其德國)、日本、美國、南韓及中國大陸等均有提出相關法案或計畫以發展PV產業，其中尤以美國、中國兩國政府的能源補貼政策效應為最大。雖然我國再生能源佔電力裝置總容量遠低於OECD國家平均15%的水準，但我國「能源白皮書」目標為2010年太陽能產出要達目前的183倍、55MW，未來我國PV產值應有大幅成長空間。此外，幅員遼闊、電力網路系統不普及以及人口眾多、比較貧窮落後的發展中國家或區域對PV產品之潛在需求亦不容忽視，如聯合國已將太陽能發電系統納入援助計畫項目之一。2000年全球PV總裝置量超過1500MW，至2010年為止，全球太陽能電池建置的年複合成長率將有機會超過40%，據光電協會(PIDA)預估2030年將超過100,000MW，其累積銷售額將超過 2000 億美元。
隨著德、日政府對太陽光電的支持，以及綠色環保聲浪的高漲，全球太陽光電(Photovoltaics，簡稱PV)市場於2004年下半年逐步掘起，並因為市場需求的急速擴增，產業成長快速，而台灣的太陽光電產業，也因茂迪、益通..等在太陽能電池方面的發展，吸引更多的廠商相繼的投入，由原本僅一家生產消費性電子產品之非晶矽太陽電池廠商，發展至目前有九家廠商投入晶片、太陽電池、模組相關產品生產，及系統安裝廠商20餘家。
若檢視目前台灣的太陽光電產業鏈可以發現，由於台灣境內發電市場的規模不足，下游出口性較弱的系統裝置與模組領域皆未能趁勢而起；而中游的電池族群比較不受地域限制，故隨全球太陽光電需求起飛，逾九成出口為主，創造高盈餘佳績；但若再沿供應鏈向上，包括晶圓、矽材等，又顯露出台灣供應鏈上的弱勢。展望未來發展、技術演變，和台灣發展太陽光電產業的前景為何？如何奠定並提升台灣廠商在全球太陽光電市場的競爭力，將是重要的關鍵。

第一章、緒論 ……………………………………………………………………………………… -6
1研究動機與目的………………………………………………………………………………… -6
2研究範圍與對象………………………………………………………………………………….-7
3研究架構………………………………………………………………………………………….-7
第二章、太陽能發電的原理及其製造鏈分析 ………………………………………………………-8
1 太陽光電製造鏈 ………………………………………………………………………………..-8
2 太陽電池之矽材製程……………………………………………………………………………-10
3 太陽能電池之矽材製程…………………………………………………………………………-11
4 太陽電池模組之製程……………………………………………………………………………-14
第三章、台灣太陽能源相關之製造業的現況及發展史……………………………………………-15
1 台灣的太陽電池產能……………………………………………………………………………-16
2台灣的太陽電池產值…………………………………………………………………………….-18
3台灣的太陽電池與PV模組之產量/產值趨勢………………………………………………….-18
4 國內太陽能源相關製造業的發展……………………………………………………………….-19
4.1 半導體級矽材料廠商投資太陽級矽晶片…………………………………………………….-21
4.2 電子電機/能源電力廠商轉投資太陽電池…………………………………………………..-22
4.3 LED廠商投資PV模組………………………………………………………………………….-25
5 太陽光電產業的生命週期……………………………………………………………………….-26
6 太陽光電產業鏈分析…………………………………………………………………………….-28
6.1 相似背景廠商發展比較……………………………………………………………………….-29
6.2 相似背景廠商發展策略差異化……………………………………………………………….-30
6.3 太陽光電技術發展關聯性分析……………………………………………………………….-31
6.4太陽光電未來技術發展情境之推估…………………………………………………………..-32
6.5太陽光電未來產業發展情境之推估……………………………………………………………-32
第四章、關鍵因素的探討與分析…………………………………………………………………….-34
1 市場發展分析…………………………………………………………………………………….-34
1.1 他山之石……………………………………………………………………………………….-37
1.1.1 日本-太陽光電領先全球…………………………………………………………………..-37
1.1.2 德國-歐盟積極發展再生能源產業………………………………………………………..-39
1.1.3 美國-州政府比聯邦積極，加州市指標…………………………………………………..-42
1.1.4 印度-太陽光電新興市場掘起-1……………………………………………………………-44
1.1.5 中國-太陽光電新興市場掘起-2…………………………………………………………..-44
2 製程與技術瓶頸………………………………………………………………………………….-46
2.1 降低損耗率…………………………………………………………………………………….-47
2.2 提昇轉換效率………………………………………………………………………………….-47
2.3 開發新技術…………………………………………………………………………………….-48
2.3.1 太陽能電池面臨良率與薄型化的選擇…………………………………………………….-49
2.3.2 薄膜電池、奈米技術，新世代焦點……………………………………………………….-49
2.4 多晶矽太陽電池技發展目標………………………………………………………………….-50
2.5 晶片型太陽電池生產設備瓶頸與發展……………………………………………………….-51
2.6 薄型太陽電池生產設備瓶頸與發展………………………………………………………….-51
3 材料供應………………………………………………………………………………………….-55
3.1 太陽電池多晶矽原料供應現況與發展趨勢………………………………………………….-55
3.2 多晶矽廠商市場佔有率與擴產計劃………………………………………………………….-56
4 產業內競合關係………………………………………………………………………………….-59
5 競爭的(進入與退出)障礙……………………………………………………………………….-60
第五章、建立假說與邏輯驗證……………………………………………………………………….-63
1 建立假說………………………………………………………………………………………….-63
2 邏輯驗證與論述………………………………………………………………………………….-63
第六章、結論與建議………………………………………………………………………………….-68
1 台灣太陽光電產業面臨之關鍵問題…………………………………………………………….-68
2 台灣太陽光電產業需突破關鍵問題的規劃建議……………………………………………….-69

                                

參考文獻
中文部分
1. 莊嘉琛編譯，太陽能工程-太陽電池篇，全華科技圖書公司。
2. 劉安平譯，光伏電池在建築物上之應用--建築師與工程師的設計手冊，科技圖書公司。
3. 張子文，太陽電池應用於建築上之研究，國立成功大學建築系碩士論文，2001年。
4. 陳婉如，台灣太陽電池產業未來展望，PIDA光連雙月刊 2005年 7月第58期
5. 陳婉如，從德國能源供需環境轉變看PV產業發展，PIDA光連雙月刊 2005年 11月第60期
6. PIDA編輯部，歐洲大力擘畫光電發展藍圖光連雙月刊 2005年 11月第60期
7. 林穎毅，歐洲光電產業巡禮，PIDA光連雙月刊 2005年 11月第60期
8. 陳婉如，台灣投資PV產業健全太陽光電產業結構，PIDA光連雙月刊 2006年 1月第61期
9. 太陽電池技術專題，工業材料雜誌203期，2003年11月。
10. 太陽光電技術專題，工業材料雜誌182期，2002年2月。
11. 太陽鍊金術，財訊出版社，2006年。
12. 從太陽光電產業成功密碼研擬台灣追日計劃I，工研院產經中心(IEK)，2006年6月。
13. 尤如瑾，薄膜太陽電池未來所面臨之挑戰和契機，工研院IEK-ITIS計畫，2005年11 月。
14. 薄膜太陽電池、商機發光，工研院IEK╱ITIS計畫，2005年11 月。
15. 尤如瑾，薄膜太陽電池市場現況與前景，工研院IEK-ITIS計畫，2005年11 月。
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國外網路文獻部分
17 歐洲太陽能協會European Photovoltaic Industry Association (EPIA)
http://www.epia.org
18 日本太陽能協會(Japan Photovoltaic Energy Association , JPEA)
http://www.jpea.gr.jp
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http://phton-magazine.com
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http://nrel.gov
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25 美國網站：
http://www.smud.org/
http://www.eren.doe.gov/pv/
http://www.nrel.gov/ncpv/
http://www.energy.ca.gov/greengrid/
http://rredc.nrel.gov/solar/
25 德國網站：
http://www.strom.de/
http://www.univie.ac.at/photovoltaik/pv1.htmwpv
http://www.dgs-solar.org/
http://www.hmi.de/bereiche/F/ag_solar/
http://www.bse.solarindustrie.com
http://www.solarmobil.de/bsm
http://www.ise.fhg.de/Welcome-german.html
http://www.dwd.de/
http://www.dlr.de/
http://www.fht-stuttgart.de/fbp/fbpweb/fbp.main.html
http://www.iwr.de/solar
http://www.ag-solar.de/
http://www.sij.fh-aachen.dehttp://www.zae-bayer

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