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

高純度多晶矽通常是透過精煉冶金級矽獲得的，用於製造太陽能晶片、矽樹脂、半導體和鋁合金。為了確保供應和純度水平，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，味精加工通常需要耗費大量能源，因此必須在電力資源豐富且價格低廉的地方生產，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，佔據市場主導地位，其中十家中國企業佔國內產能的35%，而前五家企業佔約25%的產能。

MGS 主要生產地點及產能（千公噸）

資料來源：美國能源部

北美 MGS 主要競爭對手產量（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3%-5%的市場份額，西門子化學氣相沉積法佔90%的份額。西門子製程需要將矽烷前驅物或氣態三氯矽烷 (TCS) 通過加熱的矽絲。回收的化合物經過進一步加工，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，其中中國佔全球產能的72%。 

中國境內關鍵供應的存在對於確定包括多晶矽在內的零件成本至關重要。根據 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，達到 2021 年 6 月的 28.46 美元/公斤。這是由於晶圓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儲存多晶矽供應，以滿足預期的需求，這主要是受到中國公用事業規模部署激增的推動。根據已公佈的項目，預計未來幾年多晶矽產能將翻倍。一些新建工廠的生產能力為每年 30,000-70,000 噸，預計還計劃建造生產能力超過 100,000 噸的工廠。

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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和生產來降低多晶矽價格。西部省份的建設規模較大，包括內蒙古、青海、四川，尤其是新疆。目前，中國在該地區的產量為54%，全球產量為39%。根據截至 2022 年的活躍項目，中國整體太陽能光電模組產量的估算如下。

中國低廉的勞動成本和集中的晶體矽光伏供應鏈為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%。

c-Si 和 CdTe 的生產和全球貿易：

2020年美國進口的c-Si和CdTe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上游供應鏈。截至 2020 年，美國的矽太陽能電池營運能力有限。然而，美國隨後的上游製造業獲得了發展動力，並成為該國太陽能需求激增的關鍵因素。根據 SEIA 的數據，2019 年完成了 8.6 吉瓦的安裝，年增 21%。

資料來源：NREL更新（Smith等人，2021年）

由於全球光電供應鏈存在資本支出和勞動成本高等缺口，幾乎所有晶體矽原料和組件都是從東南亞國家進口到西方國家的。這些進口成本使總製造費用增加了約11%。國內光電供應鏈的增強將顯著降低這些成本。透過晶圓和矽錠裝配線的自動化，可以降低成本差距。 2024年2月，First Solar宣布計畫在美國投資100億美元用於CdTe薄膜。回溯至2023年，組件產能新增價值27.5億美元，經濟價值新增9億美元，產值新增20億美元。

矽錠和矽片

2020年，十家中國公司生產了整體太陽能矽片的98%，其中隆基、協鑫、中環三家公司佔了71%的產能。 2016年至2020年，上述公司的總產能從29吉瓦直流電（佔全球產能的29%）成長至173吉瓦直流電（佔全球產能的58%）。伴隨這一趨勢，單晶光電模組市場份額迅速增長。

此外，中國七個省份的晶圓產能達到 10 GWdc。值得注意的是，位於上海北部的江蘇省佔中國總晶圓產能的28%，而在中國以外，東亞貢獻了全球10 GWdc的晶圓產能。中國晶科能源宣布計劃在越南建造一座 7 GWdc 矽片和矽錠工廠。此舉旨在簡化馬來西亞的電池生產營運和美國的模組組裝流程。該公司表示，該計畫於 2020 年啟動，旨在繞過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建立強大供應鏈的努力。

模組和電池

自實施新的製造業稅收抵免政策以來，大量投資湧入，用於建造和擴大整個太陽能電池組件供應鏈，包括矽錠、組件、晶圓和電池。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，電池製造首次在國內進行，預計到 2025 年底將有更多電池產能上線。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%。

包括營運中、正在建造和已宣布的項目在內的美國整個組件供應鏈估計價值達到 81.6 GW。由於符合期、許可、建設和調試等因素，光伏組件供應鏈的建立是一個緩慢的過程。供應鏈階梯越高，建設時間越長。預計未來幾年新工廠將繼續擴建。

2022年，印度是唯一從中國進口量大幅下降的國家，較去年同期下降76%，即-7.5吉瓦。 2022 年上半年，總裝置容量從 2.3 吉瓦降至 9.8 吉瓦。此外，包括徵收關稅在內的嚴格政府監管導致產能利用方式從進口轉向國內製造。自那時起，印度本土的太陽能電池組件生產能力不斷提升，並已成為全球太陽能電池組件和電池板出口的標竿。

儘管中國不斷努力擺脫對中國零件供應的依賴，但2023年上半年中國太陽能板出口仍飆漲34%。這對於滿足歐洲和南非的高能源需求至關重要。人們對清潔能源轉型的日益關注進一步增加了中國對太陽能出口的依賴。在90.4%的出口量中，歐洲成為最大的進口國（58%），其次是巴西，巴西在2023年上半年接收了9.5吉瓦中國製造的太陽能板。預計非洲的進口成長率最快，為187%，因為政府正在尋求緩解日益嚴重的能源危機的方法，而中國正在充分利用現有的供需缺口。

2023 年上半年中國太陽能出口份額（以美元價值計算）

來源：Ember Energy

太陽能光電市場的快速成長對全球半導體市場產生了正面影響。 2022 年，設備是全球第 33 大交易產品，總交易額達 877 億美元。 2021年至2022年間，光電/感光/LED半導體成長了21.9%，從720億美元增加至877億美元，佔全球貿易總額的0.37%。

光伏和 LED 半導體設備全球貿易年增長率

資料來源：OEC

光電/LED半導體裝置全球貿易

資料來源：OEC

光伏電池壽命終止 (EOL)

隨著人們對電網脫碳的關注度不斷提高，全球太陽能發電和儲存能力也相應增加。具體來說，為了實現脫碳目標，美國必須在 2025 年至 2030 年期間每年安裝 30 GWac。 2021 年安裝了 19 GW 的太陽能容量，累計容量已在美國達到 100 GW，這意味著未來幾年新系統的安裝可能會急劇增加。

雖然光伏系統的壽命約為 25-35 年，但包括模組在內的一些系統組件已經進入廢物流。此外，由於天氣損壞、製造序列缺陷或安裝錯誤，模組也會達到使用壽命。到 2050 年底，每年的光伏組件 EOL 量將占美國每年城市電子垃圾的 12%。 99% 的光伏組件材料是無害的，95% 可以透過現有技術完全回收。這為低影響和安全的 EOL 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。廢棄發電機回收光伏組件的成本為每塊組件 15 至 45 美元，明顯高於每塊組件 1 至 5 美元的垃圾掩埋費用。這反過來可能會影響聯邦和州關於如何處理廢物的政策。

來源：IRENA

行動計劃覆蓋範圍

2021 年 6 月，太陽能技術辦公室 (SETO) 發布了一份 RFI，徵求光伏廢棄物管理社群對 EOL 處理的關鍵挑戰的回饋。透過回應、專家訪談和文獻綜述來確定潛在的研究領域，以簡化和優化 PV EOL 實踐。回應強調了政策在 EOL 處理和開發分離技術以增強材料回收方面的作用。

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。

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2021 年多年期計畫是根據 2021 年 PV EOL 研討會和 RFI 回饋制定的。它重點關注循環經濟的以下推動因素：

• 資料收集與分析：根據模型的廢棄物量和處理，顯然需要進行實際的收集、分類、運輸和材料回收。 SETO 的目標是到 2025 年底建立一個獨立的資料庫，收集 10 MW 的光伏 EOL 數據，並實施全面的數據標準。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著重提高原料與能源的使用效率，進而最大程度地減少處理EOL材料所需的資源，延長組件的使用壽命。它建議將鋼鐵、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。提高回收率並盡量減少回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。