麻省理工學院分析 1980 年以來太陽能模組跌價 99% 的主要因素

作者 | 發布日期 2019 年 01 月 03 日 7:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

太陽能從以前給人昂貴的印象,到如今給人崩盤的印象,1980 年至 2012 年,太陽能模組跌價 99%,但是麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)研究團隊認為,之後還有得跌!



麻省理工學院研究過去 40 年的太陽能產業,發表報告指出 1980 年以來跌價 99%,主因是來自於各國官方與民間投入的研發資源,以及太陽能電池的轉換效率提升。轉換效率提升使得同一面積的太陽能電池能發出更多電力,以電力為單位計算時,相對成本下降。

研究團隊把上述太陽能 40 年來的成本下降原因分成兩種解讀方式,第一種是觀察直接降低成本的因素,如原物料等直接影響製造成本的因素,稱為低階成本下降機制,其中轉換效率提升是 1980 年到 2012 年間太陽能價格下降最主要成因,占 23%,其次依序是非矽原材料成本降低占 21%、矽材料價格下降占 16%、矽用量減少占 14%、矽晶圓面積提升占 11%,太陽能廠規模提升占 11%,良率提升則占 7%。

若以 2001 年為分界點,1980 到 2001 年,成本下降的最大原因仍是轉換效率提升,占 24%,之後其他因素的排序與比例也雷同,但 2001 年以後,價格下降的主因有了很明顯的改變,最大因素變成是太陽能廠規模,占 36%,其次是晶圓面積,占 16%,再次是非矽原物料成本,占 15%,轉換率提升的影響僅占 12%,而矽用量僅占 8%,良率提升僅占 7%,矽價格的影響更僅剩 3%。

第二種解讀方式是找尋這些直接降低成本因素的背後因素,稱為高階成本下降因素,包括以下因素:各國官方與民間投注的研發資源、「做中學」製造生產過程累積的經驗、經濟規模,以及其他因素,其中,貢獻最大的是投注研發資源,占高階成本下降因素的近 6 成,不過,若只看 2001 年以後,規模經濟的影響超越研發投資,兩者都約占 4 成多。

國家實驗室、大學實驗室以及企業的研發能量,是推動太陽能轉換效率提升的主要動能,其他包括晶圓面積提升,晶圓厚度降低而減少矽用量,單晶矽與多晶矽製造技術提升而降低矽成本,模組設計進步而減少非矽材料用量而降低非矽材料成本等,這些都歸功於研發;另一方面,製造經驗的提升也有助於提升晶圓面積以及減少矽用量,但最主要影響是在於良率的提升。

2000 年代中期以前,太陽能產業的矽材料,主要來自於品級不足無法供應半導體產業而遭淘汰下來的矽材,可說當時太陽能的矽材料來源是附屬於半導體產業,其成本下降主要靠半導體產業驅動,但是 2006 年以後,太陽能產業對矽的需求超過半導體產業,造成供應短缺與價格上漲,生產商也因此擴大規模,規模經濟成為 2001 到 2012 年時矽材料價格下降的主要因素。在非矽材料方面,規模經濟也與研發有同等重要的影響力。

最終該報告討論政策對價格降低的影響,鼓勵太陽能發展的政策,如提供高額躉購電價獎勵,對民間投資有刺激作用,因此可提升研發、製造經驗、規模經濟。研究團隊發現,研發的貢獻度,政府、學校等公家機構與民間約是 1:1,扣除公家機構的研發貢獻後,其他部分都是可受市場政策影響的因素,研究團隊認為,如此計算下,研究團隊認為獎勵政策對太陽能價格下降的影響度貢獻可達 6 成。

獎勵政策為未來下滑主要動能

這些價格下降因素都會持續,因此,太陽能還在繼續走成本下降之路。那麼,展望未來,不同的策略將如何影響太陽能價格下降幅度?研究團隊認為,獎勵政策仍然將繼續支持太陽能成本下降,但是現世代以矽為基礎的太陽能模組技術可能已經逐漸逼近最大潛力,如轉換效率離最大理論值越來越接近,也就更難再大幅度提升,太陽能廠規模已經相當大,再更大規模也很難進一步提升規模經濟效益。

這種狀況下,純粹靠市場政策刺激,激發的成本下降效益將遞減,若要穩健持續讓太陽能價格繼續降低,公家機關的研發能量將扮演重要角色。

產業界也認為,太陽能前期的價格下降來自歐美的研發能量,之後由中國接手以規模經濟衝刺第二波的大幅降價,但是如今規模經濟已經衝到頂,又會回到研發為主。太陽能產業的焦點將會到太陽能電池結構、模組設計等方面。

市調機構伍德麥肯茲(Wood Mackenzie)認為,未來 5 年內,太陽能電池模組價格將從每瓦(watt)0.3 美元降至 0.18 美元,降幅達 40%,研發是其中因素之一,其他因素包括工廠製程自動化程度提升,使用鑽石線鋸切割以減少材料損耗,製造設備的能源效率提升降低電力消耗,以及所有原材料價格都還繼續下降,因此,太陽能模組還將繼續走低。

不過,太陽能模組如今只占太陽能成的不到三分之一,隨著硬體價格直直落,「軟成本」如今才是太陽能成本的大宗,要再大幅降低總體太陽能成本,模組的影響有限,如何降低「軟成本」才是焦點。不論如何,如今的太陽能成本,在美國許多州都已經能與燃氣發電以及燃煤發電競爭,太陽能已經逼近不需補貼就能有經濟競爭力的臨界點。

(首圖來源:shutterstock)