Q-Cells暫緩冶金法太陽能級硅之應用
2008年太陽光電產業飽受缺料之苦,被視為是替代性料源較佳候選人的冶金法太陽能級硅(Upgraded Metallurgical Grade Silicon;UMG),一直是Q-Cells積極布局的重點。Q-Cells于2008年推出的Q6LEP3型電池,即是以UMG為主用料的太陽能電池,在其轉換效率已可和傳統太陽能電池相比下,Q-Cells并宣示2009年以UMG為主的太陽能電池產品比重要達整體出貨的30%,2010年更近一步上看50%;然而,Q-Cells于日前公布2008年第4季財報中卻指出,UMG為公司的長期策略布局,但有監于目前市況,UMG產品的導入將放慢腳步。
UMG料源質量未較佳化
2008年第3季,部分無低價長約料源支持的太陽能電池廠之平均料源成本每公斤高達250~300美元,但UMG僅約每公斤55~60美元,吸引許多太陽能廠投入測試相關產品開發,Q-Cells即是布局較深的太陽能電池廠之一。
Q-Cells所推出的UMG多晶硅太陽能電池,轉換效率已達15~16%,與傳統多晶硅電池相當,較令人擔心的光衰退問題,也可控制在1%左右,在投入UMG產品研發的廠商中,技術居領先位置,大部分的廠商則僅是有測試,但基于技術與成本上考量無大規模采用,或是轉換效率較差,而以低于傳統多晶硅電池10%左右價格出售。
探究這些現象的原因,以UMG料源質量尚未穩定居首。由于UMG純化采用冶金技術,在不改變硅材化性的狀況下,利用獨家技術將不純物去除,因此投入UMG料源的生產,主要以鋼鐵或冶金級硅生產業者居多,這些技術尚未完全成熟,使得UMG純度與不純物的成分比重,也會因各家技術來源不同而產生差異。
現階段UMG應用關鍵 需仰賴中下游客制化技術
種種上游料源的變異因子,使得下游硅晶圓、電池乃至于模塊業者,需要特殊程序來處理UMG。
大陸垂直整合型太陽能廠天合光能(Trina Solar)于2008年11月推出的UMG太陽能模塊產品,以MeSolar為銷售品牌,其于2008年第3季的財報中指出,UMG模塊的生產,在非硅材的成本上,較傳統模塊的非硅材成本多出約20~30%。由于天合光能擁有從硅晶圓至太陽能模塊一貫的垂直整合產線,因此意味著在生產過程中,產業鏈各階段對UMG料源的處理上,都需要額外「工夫」來彌補先天料源上的限制。
從模塊的外觀上來看,UMG模塊與傳統多晶硅模塊比較,實在很難看得出差異,然而探究產業鏈整個生產過程,每個階段都需要導入特殊制程讓模塊產品符合標準,因此每個產業鏈的中間產品,事實上都與標準模塊的生產有一定程度上的差異。
從硅晶圓生產的角度,在長晶過程中,雜質會被慢慢推擠到硅鑄(ingot)的一端,含雜質部分硅鑄就必須被舍棄,而根據硅材純度不同,被舍棄的比例就有差異,再者,切晶過程中,若含有雜質,也會造成硅材耗損,因此UMG硅晶圓生產過程中,單位硅材的消耗量,較傳統硅晶圓高。
另一項較大的差異來自于模塊廠,為解決UMG電池所產生的熱點(hot spot)問題,在模塊線路設計上,也會與傳統模塊不同,較后連帶的是模塊認證,都需要完全重新申請,因此模塊廠在考量開發UMG模塊上會顧慮更多,更何況目前還沒有1項UMG模塊產品,是經過20年的實際使用測試,模塊廠需要扛下20年的保固,也是不確定的風險之ㄧ。
種種因素考量,讓現階段UMG產品的應用,在技術上,尚需仰賴中下游的客制化處理;在成本上,也增加20~30%不等的非硅材加工成本。
UMG短期普及受壓抑 長期發展仍有進步空間
當然,在料源價格居高不下的時期,UMG料源成本的差異,足以讓中下游業者去承擔這增加的20~30%非硅材生產成本,且發展出專精于處理UMG料源的供應鏈體系,而以低于傳統多晶硅模塊5~10%的價格銷售,仍然可以保有相當的毛利。
但是由于近來多晶硅現貨價格直直滑落,太陽能業者可自現貨市場取得質量更高的料源,以標準制程生產傳統太陽能模塊,質量較穩定也有保障,相較于UMG產品生產過程中,種種非標準制程所帶來的額外成本負擔,這也是之所以當下Q-Cells暫緩UMG產品導入的原因。
然而,UMG應用并未就此泄了氣,隨者太陽光電市場長期的趨勢確立,追求低價的替代性料源仍然會是業界努力的方向。目前UMG生產成本約在每公斤30~35美元左右,僅較傳統料源大廠以西門子法生產之高純度多晶硅低約10%,生產成本隨量產技術的穩定,仍然有大幅下降的空間,目標每公斤10~15美元的生產成本,只是時間的問題。
另一個重要的因子便是質量穩定性與純度的提升,若能成功解決現階段這兩項不穩定因素,便可不需要依賴中下游太陽能廠利用特有技術處理UMG模塊,因此,下階段UMG料源發展的目標,是要讓料源質量控制在中下游太陽能廠以標準生產流程就可以產出與傳統料源同樣等級的產品,UMG應用才會有大量開啟的一天。
而那時,質量不佳的新進多晶硅業者,將會是直接受到沖擊的對象。
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