太陽能光電（PV）市場規模及預測，依產品類型（薄膜、多晶矽、單晶矽）；最終用途（住宅、商業、公用事業）；部署；併網 - 成長趨勢、主要參與者、區域分析 2026-2035

光電模組製造能力比較分析：

對多晶矽生產進行自上而下的分析

高純度多晶矽通常透過提煉冶金級矽獲得，冶金級矽用於製造太陽能晶片、矽膠、半導體和鋁合金。為了確保供應和純度，多晶矽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，多晶矽加工通常是高能耗的，因此必須在電力資源豐富且價格合理的地區生產，例如馬來西亞、挪威、美國和中國新疆地區。目前，中國在該市場佔據主導地位，擁有全球70%以上的多晶矽產能，其中十家中國公司佔國內產能的35%，而排名前五的公司則佔了約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

北美頂級競爭者MGS產量（2022年）

多晶矽的主要用途是光電發電（佔總需求的80%），其次是半導體和消費性電子產品。儘管多晶矽的生產技術多種多樣，但兩種主要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，而西門子化學氣相沉積法則佔了90%的市場份額。西門子製程是將矽烷前驅體或氣態三氯矽烷（TCS）通過加熱的矽絲。回收的化合物經進一步加工合成多晶矽。幾乎所有的多晶矽產能都集中在10個國家，其中中國佔了全球72%的產能。

中國關鍵供應的存在對包括多晶矽在內的組件成本起著決定性作用。根據美國能源資訊署（EIA）數據顯示，多晶矽價格從2020年6月的每公斤6.27美元上漲至2021年6月的每公斤28.46美元，漲幅達三倍。這主要歸因於晶圓和電池產能擴張導致的供需失衡。由於多晶矽成為關鍵瓶頸，下游企業（如電池和晶圓生產商）一直在策略性地囤積多晶矽，以滿足預期需求，而這主要得益於中國公用事業規模部署的激增。根據已公佈的項目，預計未來幾年多晶矽產能將翻倍。一些新建廠的年產能為3萬至7萬噸，預計也將興建年產能超過10萬噸的工廠。

中國企業一直致力於降低多晶矽價格，為此在土地、電力和勞動成本較低的地區建設生產設施。西部省份，包括內蒙古、青海、四川，尤其是新疆，已進行了相當規模的建設。目前，新疆的產量分別佔中國總產量的54%和全球總產量的39%。以下將根據截至2022年的在建項目，估算中國太陽能光電模組的整體產量。

中國低廉的勞動成本和高度集中的晶體矽光電供應鏈，對其他企業構成了進入障礙。在美國，勞動成本佔製造成本的22%，而中國僅8%；美國晶圓製造成本的36%，而中國僅23%；美國電池製造成本的33%，而中國僅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（c-Si）和碲化鎘（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上游的中國供應鏈。截至2020年，美國矽太陽能電池的產能有限。然而，美國上游製造業發展迅速，對該國激增的太陽能需求起到了關鍵作用。根據美國太陽能產業協會（SEIA）統計，2019年美國太陽能裝置容量達8.6吉瓦，年增21%。

資料來源：NREL更新（Smith等人，2021）

由於全球光伏供應鏈存在高昂的資本支出和勞動成本等缺陷，幾乎所有晶體矽（c-Si）原料和組件都依賴從東南亞國家進口到西方國家。這些進口成本約佔總製造成本的11%。加強國內光電供應鏈建設將顯著降低這些成本。透過晶圓和晶錠組裝線的自動化，可以有效降低成本差距。 2024年2月，First Solar宣布計畫在美國投資100億美元用於碲化鎘（CdTe）薄膜光電技術。根據2023年的回溯數據，該項目將為組件產能增加27.5億美元的價值、9億美元的經濟價值和20億美元的產值。

錠塊和晶片

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。從2016年到2020年，上述三家企業的總產能從29吉瓦直流（佔全球產能的29%）成長到173吉瓦直流（佔全球產能的58%）。這一趨勢也帶動了單晶矽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達10吉瓦直流（GWdc）。值得注意的是，位於上海以北的江蘇省佔中國矽片總產能的28%，而除中國以外，東亞地區貢獻了全球10吉瓦直流的矽片產能。總部位於中國的晶科能源宣布計畫在越南建造一座年產能7吉瓦直流的矽片和矽錠工廠。此舉旨在優化其在馬來西亞的電池生產和在美國的組件組裝流程。該公司表示，該計畫於2020年啟動，旨在繞過美國對進口原材料的貿易限制。這項策略擴張凸顯了該公司在應對不斷變化的貿易格局的同時，致力於建立穩健供應鏈的努力。

模組和電池

自新的製造業稅收抵免政策實施以來，大量投資湧入，用於建造和擴展整個太陽能組件供應鏈，包括矽錠、組件、矽片和電池。在聯邦製造業激勵政策出台之前，多晶矽產能約為16.6吉瓦（約41,500噸/年），組件產能約為7吉瓦/年。電池製造自2019年以來首次回流國內，預計2025年底將有更多電池產能投產。迄今為止，組件產量成長迅猛，從聯邦製造業稅收抵免政策實施前的7吉瓦攀升至2024年12月的44.4吉瓦，增幅超過500%。

美國光伏組件供應鏈總裝置容量（包括已投產、正在建造和已公佈的項目）估計達到81.6吉瓦。由於合規週期、許可證審批、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。供應鏈越往上游，建設週期越長。預計未來幾年，新工廠的擴建工作將持續進行。

2022年，印度是唯一從中國進口大幅下降的國家，較去年同期下降76%，即-7.5吉瓦。 2022年上半年，印度從中國的進口總量從2.3吉瓦驟降至9.8吉瓦。此外，政府推出的嚴格法規，包括徵收關稅，促使印度減少進口，轉而利用國內生產能力。此後，印度的太陽能組件產能迅速提升，並在全球太陽能組件和麵板出口領域樹立了標竿。

儘管中國一直在努力擺脫對中國太陽能板零件供應的依賴，但其太陽能板出口在2023年上半年仍激增34%。這對於滿足歐洲和南非的強勁能源需求至關重要。清潔能源轉型的日益重視進一步加劇了對中國太陽能產品出口的依賴。在90.4%的出口量中，歐洲成為最大的進口國（佔58%），其次是巴西，2023年上半年從中國進口了9.5吉瓦的太陽能板。預計非洲的進口成長將達到187%，成為成長最快的地區，因為非洲政府正在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供需缺口。

2023年上半年中國太陽能出口額佔全球份額（%）

來源：Ember Energy

太陽能光電市場的指數級成長正對全球半導體市場產生正面影響。 2022年，半導體裝置是全球第33大貿易產品，貿易總額達877億美元。 2021年至2022年間，光電/光敏/LED半導體貿易額成長21.9%，從720億美元增加至877億美元，佔全球貿易總額的0.37%。

光電和LED半導體裝置全球貿易的年增長率

資料來源：OEC

光電/LED半導體裝置全球貿易

資料來源：OEC

光伏裝置壽命終止（EOL）

隨著全球對電網脫碳的日益重視，太陽能發電和儲能能力也隨之大幅提升。舉例來說，為了實現脫碳目標，美國必須在2025年至2030年間每年新增30吉瓦交流電（GWac）的太陽能發電裝置容量。 2021年，美國新增太陽能發電裝置容量19吉瓦，累計裝置容量已達100吉瓦。這意味著未來幾年，新增太陽能發電系統的裝機量可能會大幅成長。

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零件已開始進入廢棄物處理流程。此外，組件報廢的原因包括天氣損壞、製造缺陷或安裝錯誤。 2050年底，美國每年報廢的光電模組數量將占到城市電子垃圾總量的12%。光伏組件材料中99%無害，95%可利用現有技術完全回收。這為低影響、安全的報廢組件處理方法奠定了堅實的基礎。然而，目前的報廢組件處理流程不利於回收。廢棄物產生者回收光伏組件的成本為每個組件15-45美元，遠高於每個組件1-5美元的垃圾掩埋費。這反過來可能會影響聯邦和州政府關於廢棄物處理的政策。

來源：國際再生能源總署

行動計劃覆蓋範圍

2021年6月，太陽能技術辦公室（SETO）發布了一份資訊徵詢書（RFI），旨在收集光伏廢棄物管理領域對報廢光伏設備處理關鍵挑戰的回饋意見。透過收集到的回應、專家訪談和文獻綜述，確定了潛在的研究領域，以簡化和優化光伏設備報廢處理流程。回覆強調了政策在報廢光伏設備處理中的作用，以及開發分離技術以提高材料回收率的重要性。

在聽取利害關係人對硬體設計、資料收集和分析方面普遍存在的挑戰的意見，並確定能源部在產品生命週期結束管理中的作用後，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根據2021年光伏產品報廢研討會和資訊徵詢書（RFI）的回饋意見制定的。該計劃重點關注以下幾個循環經濟的推動因素：

• 資料收集與分析：基於模擬的廢棄物體積和處理方式，顯然需要切實可行地進行廢棄物收集、分類、運輸和材料回收工作。 SETO 的目標是建立一個獨立的資料庫，在 2025 年底前收集 10 兆瓦光伏系統報廢數據，並實施全面的數據標準。此外，非機密數據將向廢棄物管理、太陽能和政策制定領域公開。
• 硬體開發與製程研究：SETO 強調提高原料和能源利用效率，從而最大限度地減少報廢材料處理所需的資源，並延長組件壽命。 SETO 建議將報廢的鋼、銅和鋁賣給廢金屬市場。然而，從金屬化層中回收銀以及分離包括背板在內的聚合物和複合材料是材料回收可能面臨的挑戰。提高回收率並降低迴收成本的研究可望改善太陽能光電回收的經濟效益。