太陽能光伏 (PV) 市場洞察：2025-2037 年全球生產趨勢、貿易分析及領先公司

光電模組製造能力比較分析：

多晶矽生產自上而下分析

高純度多晶矽通常透過精煉冶金級矽獲得，冶金級矽用於製造太陽能晶片、有機矽、半導體和鋁合金。為了確保供應和純度，MGS供應商通常會進行後向整合，並擁有相當一部分石英礦。此外，MSG加工通常屬於能源密集型產業，因此必須在電力資源豐富且價格低廉的地區生產，例如馬來西亞、挪威、美國和中國新疆地區。目前，中國佔全球MGS產能的70%以上，佔據該市場的主導地位，其中十家中國公司佔據國內產能的35%，而排名前五的公司約佔25%。

主要的MGS生產地點及生產能力（千公噸）

資料來源：美國能源部

北美主要競爭者MGS產量（2022年）

多晶矽的主要用途是光電（佔需求的80%），另一個用途是半導體和消費性電子產品。儘管多晶矽生產技術多種多樣，但兩種通用方法佔據了最大的市場份額。流體化床反應器 (FBR) 法佔市場份額的 3%-5%，西門子化學氣相沉積法佔 90%。西門子製程需要將矽烷前驅物或氣態三氯矽烷 (TCS) 通入加熱的矽絲。回收的化合物進一步加工合成多晶矽。幾乎所有的多晶矽生產能力都集中在 10 個國家/地區，其中中國佔全球產能的 72%。

中國關鍵供應的存在對包括多晶矽在內的零件成本至關重要。根據美國能源資訊署 (EIA) 的數據，多晶矽價格從 2020 年 6 月的 6.27 美元/公斤上漲了三倍，至 2021 年 6 月的 28.46 美元/公斤。這是由於矽片和電池製造產能擴張導致的供需失衡。隨著多晶矽成為關鍵瓶頸，電池和矽片生產商等下游實體一直在策略性地囤積多晶矽供應，以滿足預期需求，這主要得益於中國公用事業規模的太陽能專案激增。根據已公佈的專案數據，預計未來幾年多晶矽產能將翻倍。一些新建廠的年產能為 3 萬至 7 萬噸，預計未來還將興建年產能超過 10 萬噸的工廠。

中國企業一直熱衷於透過在土地、電力和勞動力成本低廉的地區建立生產設施來降低多晶矽價格。包括內蒙古、青海、四川，尤其是新疆在內的西部省都大力發展多晶矽生產。目前，新疆的產量佔中國總產量的54%，佔全球總產量的39%。基於截至2022年的在建項目，中國太陽能光電模組總產量的估算如下。

中國低廉的勞動成本和高度集中的晶體矽光電供應鏈，對其他參與者構成了進入障礙。美國勞動支出佔製造成本的22%，中國為8%；美國矽片製造成本佔36%，中國為23%；美國電池製造成本佔33%，中國為8%。

晶體矽和碲化鎘的生產和全球貿易：

2020年，美國進口的晶體矽和碲化鎘組件中，超過75%來自東南亞三個國家－越南、馬來西亞和泰國，其餘來自韓國。這些東南亞國家嚴重依賴中國的上游供應鏈。截至2020年，美國的矽太陽能電池產能有限。然而，美國隨後的上游製造業獲得了發展動力，並在美國不斷增長的太陽能需求中發揮了關鍵作用。根據美國太陽能產業協會 (SEIA) 的數據，2019 年完成了 8.6 吉瓦的安裝，年增 21%。

來源：NREL更新（Smith 等人，2021）

由於全球光電供應鏈存在缺口，例如高昂的資本支出和勞動成本，幾乎所有的晶體矽原料和組件都從東南亞國家進口到西方國家。這些進口成本使總製造成本增加了約 11%。國內光電供應鏈的完善將顯著降低這些成本。透過晶圓和矽錠裝配線的自動化，可以降低成本差額。 2024 年 2 月，First Solar 宣布計劃在美國投資 100 億美元用於 CdTe 薄膜生產。回顧2023年的數據，組件產能新增價值27.5億美元，經濟價值9億美元，產值20億美元。

矽錠和矽片

2020年，十家中國企業生產了全球98%的太陽能矽片，其中隆基、協鑫和中環三家企業佔了71%的產能。 2016年至2020年，上述企業的總產能從29吉瓦（佔全球產能的29%）成長至173吉瓦（佔全球產能的58%）。隨之而來的是單晶光電模組市場份額的快速成長。

此外，中國七個省份的矽片產能總計超過10吉瓦。值得注意的是，位於上海北部的江蘇省佔中國矽片總產能的28%，而除中國外，東亞地區貢獻了全球10吉瓦的矽片產能。總部位於中國的晶科能源宣布計畫在越南建造一座7吉瓦的矽片和矽錠工廠。此舉旨在簡化其在馬來西亞的電池生產流程和在美國的組件組裝流程。該公司表示，該計畫於2020年啟動，旨在規避美國對進口材料的貿易限制。此次策略擴張凸顯了該公司在應對不斷變化的貿易狀況的同時，致力於打造穩健供應鏈的努力。

組件和電池

自新的製造業稅收抵免政策實施以來，大量投資湧入，用於建設和擴展整個太陽能組件供應鏈，包括矽錠、組件、矽片和電池。在聯邦製造業激勵措施頒布之前，多晶矽產能約為 16.6GW 或 41,500 公噸/年，模組產能約為 7 GW/年。自2019年以來，電池片製造首次實現本土化，預計到2025年底將有更多電池片產能投入使用。迄今為止，組件產量大幅成長，從聯邦製造業稅收抵免前的7吉瓦攀升至2024年12月的44.4吉瓦，增幅超過500%。

美國組件供應鏈（包括已運作、正在建造和已宣布的項目）總裝置容量估計達到81.6吉瓦。由於合規期、許可、建設和調試等環節，光伏組件供應鏈的建立是一個緩慢的過程。供應鏈上層越往上，建設時間越長。預計未來幾年新工廠的擴建將持續進行。

2022年，印度是唯一從中國進口量大幅下降的國家，年減76%，即-7.5吉瓦。 2022年上半年，印度的組件進口量從2.3吉瓦下降了9.8吉瓦。此外，包括徵收關稅在內的嚴格政府監管措施導致進口量轉向國內產能利用。自此以後，印度本土的太陽能組件產能不斷提升，並已成為全球太陽能模組和電池板出口的標竿。

儘管中國不斷努力擺脫對中國組件供應的依賴，但2023年上半年的太陽能板出口仍飆升了34%。這對於滿足歐洲和南非的高能源需求至關重要。清潔能源轉型日益受到重視，進一步增加了對中國太陽能出口的依賴。在90.4%的出口量中，歐洲成為最大的進口國（58%），其次是巴西，2023年上半年巴西進口了9.5吉瓦中國製造的太陽能板。預計非洲的進口成長率將達到187%，這是非洲政府尋求緩解日益嚴重的能源危機的方法，而中國則大力利用當前的供需缺口。

2023年上半年中國太陽能出口額佔比（%）（以美元計算）

來源：Ember Energy

太陽能光電市場的迅猛成長正在對全球半導體市場產生正面影響。 2022年，光電設備是全球第33大貿易產品，總貿易額達877億美元。 2021年至2022年間，光電/感光/LED半導體貿易額成長了21.9%，從720億美元增至877億美元，佔全球貿易總額的0.37%。

光電及相關產品年均成長率LED半導體元件全球貿易

來源：OEC

光電/LED半導體元件全球貿易

來源：OEC

光電發電壽命終止 (EOL)

隨著對電網脫碳的日益關注，全球太陽能發電和儲能容量也相應增加。具體來說，為了實現脫碳目標，美國必須在2025年至2030年期間每年新增30吉瓦交流電（GWac）。 2021年，美國新增太陽能裝置容量為19吉瓦，累計裝置容量已達100吉瓦。這意味著未來幾年，新系統的安裝量可能會大幅成長。

雖然光電系統的使用壽命約為25-35年，但包括組件在內的一些系統組件已經進入廢棄物流。此外，組件的報廢原因包括天氣損壞、製造序列缺陷或安裝錯誤。 2050年底，光電模組的年報廢量將占美國城市電子垃圾總量的12%。 99%的光伏組件材料無害，95%的材料可以透過現有技術完全回收。這為低影響、安全的報廢材料處理方法奠定了堅實的基礎。目前EOL處理流程不利於回收利用，廢棄發電廠回收光伏組件的成本為每塊組件15-45美元，遠高於每塊組件1-5美元的掩埋費用。這反過來可能會影響聯邦和各州關於廢棄物處理的政策。

來源：IRENA

行動計畫涵蓋範圍

2021年6月，太陽能技術辦公室 (SETO) 發布了一份資訊徵詢書 (RFI)，徵求光伏廢棄物管理機構關於EOL處理中關鍵挑戰的回饋意見。問卷調查、專家訪談和文獻綜述被用於確定簡化和優化光伏 EOL 實踐的潛在研究領域。問卷調查強調了政策在 EOL 處理和開發分離技術以提高材料回收率方面的作用。

在利害關係人就硬體設計、資料收集和分析方面普遍存在的挑戰以及確定 DOE 在 EOL 管理中的作用提出意見後，SETO 於 2021 年推出了一項五年行動計畫。

2021 年多年期專案計畫是基於 2021 年光伏 EOL 研討會和 RFI 回饋意見制定。該計劃重點關注以下循環經濟的推動因素：

• 資料收集與分析：基於廢棄物數量和處理方式的建模，切實可行的收集、分類、運輸和材料回收需求顯而易見。 SETO 的目標是在 2025 年底前建立一個包含 10 兆瓦光伏 EOL 資料的獨立資料庫，並實施全面的資料標準。此外，非機密數據將向廢棄物管理、太陽能和政策界公開。
• 硬體開發與製程研究：SETO 強調提高原料和能源使用效率，從而最大限度地減少處理 EOL 材料所需的資源，並延長組件的使用壽命。 SETO 建議將鋼材、銅和鋁以 EOL 的價格出售給廢金屬市場。然而，從金屬化過程中回收銀以及分離聚合物和複合材料（包括背板）是材料回收可能具有挑戰性的領域之一。提高回收率並最大程度降低迴收成本負擔的研究有望幫助改變太陽能光電回收的經濟效益。