在2005年台湾半导体设备及材料展(SEMICON Taiwan 2005)中,各厂商纷纷亮出自家最新一款的技术与产品以提高曝光率。其中,最引人注目,并吸引许多买家上前询问的,便是太阳能电池产业的相关设备材料。太阳能电池由于制程技术与半导体产业类似,且其部份设备商便是半导体设备制造商,因此藉由此次SEMICON展,许多设备商及材料代理商纷纷展示太阳能电池产业的相关制造设备与材料,以抢攻市场商机。
有鉴于全球原油储存量在不久的将来可能面临短缺,加上由于地球暖化问题越来越严重,为了降低温室效应气体之总排放量,能源的节约与低耗能的产品越来越受到重视。也因此替代能源的开发成为目前全球科学家积极从事的首要工作。而太阳能取之不竭、用之不尽,以及洁净无污染之特性,也成了下一代能源的首要选择。
太阳能电池的原理,便是将太阳的「辐射能」转变为「电能」,因此需要蓄电池、太阳能板、太阳能电池、电力调节器、充电器、放电器与变压器等设备。太阳能产业与半导体产业十分类似,约略分成上游的硅晶棒、硅晶圆与太阳能电池,中游的太阳光电模块及电力调节器,和下游的系统组装等。太阳能电池的主要原料和硅芯片一样都是硅,其材料按分子排列方式可分为多晶硅(Poly Silicon)与单晶硅(a Silicon)两种。单晶硅产生的电能转换效率较高,约为15.5~16%,缺点为成本高,而多晶硅转换率虽然仅在14.8~15%左右,但成本低廉是其主要优点,也因此成了抢手货。
据了解,尽管美国能源法案尚未通过,但欧盟已全力倡导使用太阳能电池。目前欧盟的太阳能电池制造厂为了取得多晶硅原料,已开始与上游硅晶圆材料供货商签订产能保障合约。这样的产能排挤效应也让半导体用的多晶硅原料全球供给量锐减,因此市场纷纷预估半导体用多晶硅晶圆在2006年将上涨5~10%。而由于多晶硅晶圆缺货严重,半导体厂的废晶圆片也成了抢手货,2005年第三季报价已上涨二成,预估年底将再上涨。
事实上,太阳能电池大量采用多晶硅晶圆已经对半导体厂的多晶硅材料造成排挤效应,2005年多晶硅材料缺货状况便十分严重,而往后两年的供给也将呈现不足,除了太阳能电池之外,半导体用裸晶圆制造厂也同样面临多晶硅材料不足的窘境,因此预计2005年第四季十二吋多晶硅裸晶圆价格将上涨5%。
太阳能电池市场的需求急速扩增影响了多晶硅原料之供应,也搅乱了此一产业的供需平衡。2004年全球对太阳能电池的需求急速增加近七成,许多厂商赶不及生产,而原料短缺的问题最快也要到2007年才能获得解决。
太阳能产业的商机在过去十年间,其规模已成长22倍,未来每年还将以33%的速度成长,市场预测到了2015年,太阳能产业将可能成为另一个半导体产业。而台湾凭借着晶圆代工的经验与优势,未来在太阳能产业中将大有可为。根据估计,2003年台湾太阳能电池产值仅新台币10亿元,在全球市场仅占1.2%,但2010年估计将达新台币140亿元规模,占全球市场10%。
尽管太阳能电池产业兴起,多晶硅原料供不应求,但太阳能电池要达到其经济效应,至少还需要5~10年的发展时间。太阳能电池产业近期因为多晶硅材料供需失衡而知名度大增,由于其技术门坎不高,对硅晶圆的质量要求也不若半导体严格,因此未来有可能发生跟DRAM一样暴起暴落的情况。但价格下跌正是太阳能电池能否扩大市场占有的关键因素。只要能够提高电能转换效率、降低生产成本并大量增加产能,都有机会在即将崛起的太阳能电池产业中抢得商机。而台湾在半导体生产上的雄厚实力,相信未来更能在全球市场上占有一席之地。(王岫晨)