太陽能產業最重要的2個重點在於成本與效率,CIGS是美國能源局NREL及眾多專業的太陽能雜誌包括Photon、Sun and Wind Energy公認最佳的薄膜太陽能電池材料,它優越最佳的光電特性及轉換效率最高,成為薄膜太陽能電池的首選材料。
過去:
全球的電力,約80%都還是經由火力來發電,而燃燒所產生的二氧化碳,造成溫室氣體效應,氣候變遷、空氣污染問題以及資源日趨短缺之故,而早在 1970年代,美國太空就已有太陽能發電做為動力供應主要來源
現在:
近年以矽晶圓為主的太陽能電池市場快速成長的原因。然而矽晶圓為主的太陽能發電技術其成本畢竟高出傳統電力產生方式甚多,因此目前市場均致力於投入太陽能相關技術的研究,企求開發出新的物質,能降低產品成本並提升效能。
薄膜式太陽能電池由於只需使用一層極薄光電材料(約150~300um),相較於矽晶圓必須維持一定厚度而言,材料使用非常少,而且由於薄膜是可使用軟性基材,應用彈性大,如果技術能發展成熟,其市場面將較矽晶方式寬廣許多。
太陽能電池的現世代是晶圓型,次世代是薄膜型、晶圓型和薄膜型,而薄膜式太陽能電池目前依市佔率主要有三類,分別為:
(1). 矽薄膜 (Silicon TF)
目前矽薄膜為主流約佔六成,優勢在於原料取得容易成本低廉,但轉換效率較低,加上受到矽晶模塊價格下跌的影響也被迫降價,成本優勢不再!因為它建構產線設備的成本,原本就高於晶矽太陽能電池!加上受到CdTe價格攻勢快速搶市,可謂是腹背受敵!
(2). 碲化鎘 (CdTe)
以美國的First Solar為主,不過原料Cd有毒並不環保,本來擔心受限歐盟的管制,但是First Solar成功發展了環保回收機制而保有商機,看好有機會搶佔並壓縮晶矽和矽薄膜電池的市場空間,近幾年市場成長也最為快速!雖然高效率、廉價、穩定、製程簡易、容易做大規模生產等等因素使得在技術上發展較快,但是對Cd毒性的疑慮卻是影響其發展的最大因素!
(3) 銅銦鎵硒 (CIGS)
目前最有發展潛力的,也是近期最多廠商大力投入的一塊!預計明年2010年的市佔率就會高於CdTe,原因有很多!如下:
CIGS 最基本的優勢在於轉換效率高,實驗室的數據可跟結晶矽比擬,不過在量產和大面積上就沒那麼好了,還有待製程上的持續開發!另一個優勢在於光波吸收頻寬較廣,故每日可轉換的電能也較多,即便是轉換較率比結晶矽太陽能電池差一些,但可以此點補足!(p.s:其轉換效率還是薄膜中最高的!)
低製造成本、效率表現佳、耐用性、穩定性良好,不存在光衰退問題,可長期維持一定的效能轉換效率、使用壽命長、質量輕,且抗輻射強度佳,亦適用於太空,可透視和可撓性等等都是其特點...。
缺點是製程技術的複雜,限制了標準化與量產性。還有,銦(In)及鎵(Ga)材料的地球蘊藏量有限,材料短缺亦有可能發生。
第一點:
因為它頗具開發潛力,早已吸引許多研發單位與企業投入開發,而且今年就可以看到很多廠商開始量產,其實CIGS在製程技術研發上絕對需要一段不短的時間,尤其和CdTe比的話);
附帶一提,
正峰新是直接合併子公司康田光電,CIGS製程研發上是自有技術,2005年就開始做了,四年的研發時間也相對合理!增加產線上所需的時間就短得多了,今年2條,今年Q2會開出6條產線,產能180MW,今年Q4也預計要開出另外6條,那產能應該就是360MW了!
去年10月份才和德國Scheuten簽約開始合作的錸德,應該是安可光電),也預計明年第一季開始投產,2010年預計產能要開到120MW,進程會如此快速,應該是因為直接技轉的緣故吧?錸德新聞廣告都是大張旗鼓,而正峰新卻完全不見任何消息!
相較之下,大家應該會比較喜歡低調的公司,而未來正峰新也可結合既有的LED路燈產品,推出不需要接電線的太陽能發電LED路燈,這樣的產品未來應該會很有銷路吧!
第二點:
重點得放在蘊藏量最高的大陸,以大陸中國政府支持結晶矽供貨商為例,使得目前估計至2013年以前,結晶矽市場都將呈現供過於求的態勢。
另外提一點,結晶矽材料的供過於求,對於提供單晶矽原料的上游廠商:中美晶、合晶和綠能應該不是什麼好消息吧?但是對下游的矽晶太陽能電池廠商就是利多了:茂迪、益通、昱晶、昇陽光電、新日光能源、科冠能源(科風)、太陽光電、茂矽、太極能源(廣運)、燿華、樂福太陽能、江西昇陽光電 (敦陽)等等,成本低了,毛利自然就高了!加上打消了之前的庫存,獲利也就一下子提升了不少!
一般以整體薄膜太陽能電池的多元化應用來說,可應用在BIPV整合式建築產品、大型電廠和消費性電子民生產品和其他軍事和防救災等用途。
薄膜太陽能電池有許多不同的類型,如非晶矽(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)化合物以及多接面型式的薄膜太陽能電池。
下列為各薄膜太陽能優勢比較表
製程 CIGS CdTe α-Si
優勢 易大量生產 低成本 Wild application
生產速率高 材料成本低 flexible
可大面積製程 製程溫度低
可撓 材質成本低
best cell 19.88% 16.50% 12%
best module 13% 11% 8%
在薄膜太陽能電池中,以CIS(Copper Indium Diselenide)或是CIGS(Copper Indium Gallium Diselenide)都屬於化合物半導體。這兩種材料的吸光(光譜)範圍很廣,而且穩定性也相當好。轉換效率方面,若是利用聚光裝置的輔助,目前轉換效率已經可達30%,標準環境測試下最高也已經可達到19.5%,足以媲美單晶矽太陽電池的最佳轉換效率。在大面積製程上,採用軟性塑膠基板的最佳轉換效率 也已經達到14.1%。由於穩定性和轉換效率都已經相當優異,因此被視為是未來最有發展潛力的薄膜太陽能電池種類之一。
各類型太陽能電池的市場需求將與日遽增,且各技術皆以降低成本和提高光電轉換效率為研究方向。其中又以薄膜CIGS太陽能電池為現階段最具有取代矽晶太陽能電池的可能。
在目前CIGS,有下列幾點為主要特點:
a. 薄膜太陽電池中,CIGS是目前具有最高效率的電池之一。
b. 現階段CIGS電池主要量產技術仍以真空製程技術為主,但難以克服大面積及降低成本問題。
c. CIGS非真空製程技術雖具有降低成本以及提高材料使用率的優點,但各方式都具有難以克服的關鍵問題皆仍待解決。如CIGS晶粒成長…等。
在CIGS量產製程中,有三大重點目標:
a. 降低生產成本 (提昇良率)
b. 提升轉換率 (CIGS 成份的黃金比率及最佳化厚度)
c. 大尺寸面板塗佈的均勻性
◎ 相關公司報導
正峰新1538
1. 完成新產品開發之試產
a. 新產品開發完成日期:99/01/22
b. 新產品內容:CIGS薄膜太陽能電池
c. 對公司財務、業務之影響:
1) 本公司投入之新產品「CIGS薄膜太陽能電池」相關設備已於98年11月底裝機完畢,12月底完成試車。
2) 除銷售CIGS太陽能模組,未來將以銷售Turn-key「設備整廠輸出」及「CIGS原料」為主要的銷售策略。
2. 簽訂與大連金索能源項目管理有限公司銷售合約
a. 事實發生日:99/01/20
b. 契約或承諾相對人:大連金索能源項目管理有限公司
c. 與公司關係:非關係人
d. 契約或承諾起迄日期(或解除日期):收到預付款起12-14個月
e. 主要內容(解除者不適用):銷售一條30MW CIGS太陽能模組之生產線及相關的配套支援,價金包括隨「生產設備」在「初期測試」前所含之「備品」及「耗損零件」美金 5,100萬元,CIF 大連港口。
f. 限制條款(解除者不適用):在本契約簽署後一週內買方必須開出預付款之信用狀。60天內若賣方未能實際取得該預付款總額(總價金30%),此約視同終止,雙方義務視同
g. 具體目的(解除者不適用):新增CIGS太陽能模組之設備整廠輸出,發揮營運綜效。
從奈米級表面處理與表面鍍膜技術專業廠商,成功轉型至CIGS薄膜太陽能電池領域的威奈聯合科技。
1. 威奈創新的世界專利製程,能使CIGS薄膜太陽能電池模組成本降低至1美金/瓦。
2. 威奈製程上主要使用的氣體為氮氣及氬氣,安全性高,相較於單多晶矽及矽薄膜所使用的矽甲烷氣體遇到空氣有燃燒和爆炸的危險,及歐美日CIGS製程中使用劇毒氫化硒危險氣體,威奈製程簡單及安全,建廠成本比其他種類太陽能電池至少低一半以下,產線擴充速度可以更快。
3. 身為能源技術廠商,為了成為真正環保節能的工廠,威奈岡山四千坪的新廠,室內外照明皆應用低功耗、超節能、高科技的LED燈;室外的LED太陽能路燈所需的太陽能板,也是廠內CIGS薄膜太陽能展示線所生產。另外,高達9,000平方公尺的廠房屋頂也將裝設5000片的薄膜太陽能板,預計將產出 300KW的電力。
4. CIGS薄膜太陽能電池技術是太陽能產業中目前每瓦成本最低、最快速能達到太陽能模組1美金/瓦的低成本目標,可快速進入廣大無補助之傳統電力市場。他並預估今年至少有3條生產線需求,年營業額有機會超過50億,未來威 奈將朝每年至少10條25MW產線需求,期許威奈成為唯一一家能整合太陽能產業上中下游的能源公司。
亞化1715宣布跨入CIGS薄膜太陽能電池領域,年底試產
1. 亞化 (1715) 新任董事長葉斯應看好太陽能商機,正式宣佈跨入銅銦鎵硒(CIGS)太陽能薄膜研發生產,由CIGS權威楊立中博士共同研發,預計2008年底即可試產,未來將成立一家新公司,資本額超過百億元,由亞化持股超過5成,其餘由國內外創投及國內上市櫃業者持有。
2. 繼榮化 (1704) 、台聚 (1304) 後,亞化為第三家明確宣示進軍太陽能的塑化業者,但榮化、台聚並未透露用何種技術切入,不過亞化則已經尋好對象,由葉斯應的妹夫目前為虎尾科技大學光電研究所教授楊立中博士及其胞弟台大科技材料學系所長楊哲人等精英共同完成,預計2008年即有產品小量市場,這將是繼日本HONDA公司宣布有能力量產的公司之一。
3. 亞化的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能採取濺鍍在玻璃方式,薄度只有1至2m,原料成本佔成品相當低,約達10至15%,且轉換效率達13至16%,不論在原料及轉換效率上均較目前益通、茂迪等採結晶矽技術具有優勢。
4. 全球矽料缺乏,聯電 (2303) 轉投資的聯相光電、中環 (2323) 轉投資的富陽光電、大同 (2371) 轉投資的綠能,都是屬於新一代薄膜太陽能電持的追逐者,未來將新加入亞化,共同挑戰結晶矽。不過,薄膜最令人疑慮為轉換率問題,目前只有5至 6%,是結晶矽的三分之一;但亞化採取濺鍍等方式,把薄膜的轉換率從目前的5%提升至13%,未來商機頗高。
5. 此項嶄新的規劃將結合其他上市櫃公司及國內外創投資金,未來五年陸續投入百億元 資金開發CIGS太陽能薄膜相關產品,預估第一年建廠可產出5MW,4年產出200MW,產能為聯相光電的2倍。
錸德切入CIGS薄膜太陽能電池
1. 錸德科技集團(2349)深化太陽能產業領域投資,繼2008年8月宣布與全球前三大玻璃廠Scheuten攜手下游模組製造,於同年10/14日兩公司策略聯盟,將在國內合組新公司,切入CIGS薄膜太陽能電池,將是國內首家量產CIGS薄膜太陽能電池廠。
2. 該廠2008年底初期產能30MW設備將會到位,2009年持續擴產30到90MW,預計2010年總產能120MW將挑戰成為全球第一大CIGS薄膜太陽能電池廠。
3. Scheuten今年初第一階段投資錸德子公司安可光電後,在2008年8月與錸德進行第二階段太陽能結晶矽模組合作, 共同投入產業下游模組段的布局,並於10月正式出貨。
4. 同年10/14日邁入第三階段,宣布共同成立CIGS薄膜太陽能電池製造廠,年底前新公司將設於新竹,初期股本為 6億元,雙方各取得50%股權,但是由錸德主導營運,葉垂景及Scheuten集團 CEO Leon Giesen代表雙方正式簽訂合約。
5. 目前非晶矽太陽能電池包含a-Si、CdTe、CIGS(銅銦鎵硒)等三種,其中國內多數廠商都是投入a-Si產品,而CdTe產品有毒性,而CIGS產品需要技術層次較高以及無整廠輸出,進入門檻較高。
6. 以a-Si薄膜太陽能電池到2011年每瓦生產成本才會降到約一美元,錸德與Scheuten合資新公司明年CIGS薄膜太陽能電池每瓦生產成本即可下降到約一美元,而錸德CIGS去年經工研院測試轉換率即達15.26%,為 a-Si薄膜太陽電池兩倍以上,因此極具競爭力。
7. 目前IBM以及日商均有意進軍CIGS薄膜太陽能電池產品,錸德擁有自行研發CIGS技術、生產設備開發能力以及快速量產等優勢,結合Scheuten在CIGS研發至少5年技術、產品認證以及客戶,快速切入CIGS。
8. 新公司30MW產能設備將在2008年底前到位,預計2009年上半年即可出貨,成為台灣第一家量產CIGS太陽能電池的企業,明年將快速擴產30到90MW,將以2010年CIGS產品達到120MW產能目標、屆時將躍居全球CIGS產品第一大廠。
※ 太陽能概念股
無疑的現在太陽能產業在台灣是替代能源中最熱門,也是產值最大、相關個股最多的一個族群。我們從矽晶太陽能上、中、下游,然後再加上目前潛力十足的矽薄膜太陽能電池、III-V族太陽電池與銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池;另外我們也從太陽能電池生產材料與太陽能電池相關設備,以及相關產品代理商著手去搜尋與歸類相關概念個股;甚至還加上了有轉投資生產太陽能電池的相關公司!
上游太陽能矽晶圓
5483 中美晶 太陽能矽晶圓、太陽能晶棒
6182 合晶科技 太陽能矽晶圓、太陽能晶棒
3519 綠能 太陽能矽晶圓、太陽能晶棒
3532 台勝科 多晶太陽能長晶棒、矽晶圓、半導體矽晶圓
2434 統懋 太陽能矽晶圓
3579 尚志 太陽能晶棒切片
中游矽太陽能電池SOLAR CELL
6244 茂迪 太陽能電池SOLAR CELL
3599 旺能 太陽能電池SOLAR CELL
3452 益通光能 太陽能電池SOLAR CELL
3514 昱晶能源 太陽能電池SOLAR CELL
3561 昇陽科 太陽能電池SOLAR CELL
3566 太陽光 太陽能電池SOLAR CELL
3576 新日光 太陽能電池SOLAR CELL
2342 茂矽 太陽能電池SOLAR CELL
下游太陽能模組
2349 錸德 切入太陽能模組
3043 科風 太陽能模組
3562 頂晶科 太陽能模組
矽薄膜太陽能電池
3049 和鑫 切入薄膜太陽能電池
III-V族太陽電池
3016 嘉晶 投入III-V族太陽電池 開發
2381 華宇光能 投入III-V族太陽電池 開發
2448 晶電 投入III-V族太陽電池 開發
6289 華上 投入III-V族太陽電池 晶片 開發
2455 全新 III-V族太陽電池 晶片 開發
3031 佰鴻 III-V族太陽電池模組
3268 海德威 III-V族太陽電池模組(轉投資禧通)
銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池
1715 亞化 切入銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池
1516 川飛 切入銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池
1538 正峰新 切入銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池
2349 錸德 切入銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池
太陽能電池生產材料
1802 台玻 太陽能電池用超白玻璃
2406 國碩 太陽能電池用導電膠
3615 安可 導電玻璃~LCD Glass、TP Glass及Solar Glass
1711 永光 切入染料敏化太陽能電池用染料
6127 九豪精密 切入太陽能連結器
8039 台虹科技 太陽能電池模組的backsheet
3305 昇貿科技 切入太陽能銲接材料
太陽能電池相關設備
2464 盟立 薄膜太陽能電池製程設備
6187 萬潤 太陽能電池設備
6196 帆宣 太陽能電池設備
5443 均豪精密 均豪太陽能電池全線自動化生產設備
2467 志聖 熱風多層爐
3093 港建 ASYS太陽能網印生產線
3498 陽程科技 與中國的天河太陽能合作,預計切入太陽能後段設備
太陽能電池相關產品代理
3702 大聯大 太陽能電池矽晶圓
5434 崇越科技 提供太陽能電池原料外包加工成CELL後,再賣給客戶
3010 華立 代理太陽能電池模組材料
2403 友尚 代理太陽能電池模組材料
轉投資生產太陽能電池
5425 台半 轉投資山陽科技,生產太陽能多晶矽poli-silicon提煉
2481 強茂 轉投資江蘇艾德太陽能科技70%股權 (太陽能模組廠)
1304 臺聚 轉投資太陽能,生產多晶矽poli-silicon提煉
1310 台苯 轉投資 3566太陽光
1704 榮化 轉投資福聚太陽能 ,生產太陽能多晶矽poli-silicon提煉
2303 聯電 轉投資聯相光電,生產薄膜太陽能電池
2323 中環 轉投資富陽光電 ,生產薄膜太陽能電池
2426 鼎元 轉投資太陽能廠頂晶科(3562) (太陽能模組廠)
2428 興勤 轉投資元耀科技,開發出太陽能模組轉線盒 Junction box
2491 吉祥全 轉投資旭能光電 ,生產薄膜太陽能電池
3009 奇美電 轉投資奇美能源,生產薄膜太陽能電池
3066 李洲科技 轉投資奈米龍 (太陽能模組廠)
3189 景碩 轉投資奈米龍 (太陽能模組廠)
8107 大億科技 轉投資大億光能,與NanoPV合作量產薄膜太陽能電池
6125 廣運機械 轉投資太極能源,生產太陽能電池SOLAR CELL
8111 立碁電子 旗下立碁光能 (再轉投資真美晶能源生產太陽能電池模組)
2301 光寶科 與益通轉投資宇通光能 ,生產薄膜太陽能電池
5346 力晶 轉投資新日光能源(3576) ,生產太陽能電池SOLAR CELL
2308 台達電 轉投資旺能光電(3599) ,生產太陽能電池SOLAR CELL
2393 億光 轉投資福聚太陽能 (多晶矽poli-silicon提煉)、
億芳能源科技 ( III-V族太陽能電廠 )
2499 東貝 與華上合資成立華旭環能 ( III-V族太陽電池,系統開發)
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