產業技術評析

一、前言

2024年2月28日至3月1日在東京國際展覽中心舉行日本國際智慧能源周(World Smart Energy Week)，為國際間重要的再生能源展會之一，匯集太陽能、風能、氫能與燃料電池、生質能、電池等領域，皆可自由參觀，參展廠商也從2023年的1,200餘家增加至近1,500家。太陽光電展東京太陽光電展(PV Expo Tokyo 2024)即屬於其中的一部分，展示包含太陽能電池、太陽能模組、太陽能設備、太陽能材料、相關量測、分析、監控的儀器及設備；另外，也涵蓋太陽光電系統的技術與軟體相關的解決方案，許多產品都針對太陽光電結合儲能進行設計。本文將針對太陽光電領域進行討論。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖1、2024年日本國際智慧能源周展場入口
 

二、地緣政治因素增添日本市場吸引力

目前太陽光電製造領域中，中國大陸的整體產業鏈不論在技術或者產能都遙遙領先其他國家。不過許多國家近年都試圖降低對於中國大陸太陽能的過度依賴，甚至美國與印度都對太陽光電進口設有更多管制，中國大陸廠商不再那麼容易直接銷售產品到美國市場，使得更多中國大陸廠商轉而將目光鎖定日本市場，近年PV Expo也觀察到越來越多中國大陸廠商的身影。

綜觀與會的製造商，僅有少數非中國大陸廠商，如我國茂迪、日本Leapton Energy、日本Sky Japan、德國AE SOLAR、柬埔寨KT Solar等，這些廠商在當今地緣政治的議題下，可能受到部分終端廠商的青睞，但實際上仍然很難完全摒除於中國大陸的優勢外，如將部分產能設在中國大陸，或者股東之一為中國大陸廠商，又或者公司掌握設計能力的核心，委由中國大陸廠商進行OEM/ODM。目前廠商們普遍積極拓展更多市場，積極布局中東、非洲等新興市場，並透過在東南亞設更完整的供應鏈，或者在美國設廠等方式持續搶單，日本太陽能產品市場相對開放，不過有賴長時間的經營，建立良好的信任關係。

三、太陽能模組技術百花齊放

今年展場展出的太陽能模組幾乎都為TOPCon技術，反映太陽能產業受到目前全球產能供過於求的主旋律影響，加速PERC技術的汰役進程，以及N型技術推進演進的速度。儘管目前成本及轉換效率以TOPCon為首選，且市場需求仍處於成長階段，除了Canadian Solar、晶科能源、晶澳能源、天合光能、協鑫科技等領導廠商現階段產線上以TOPCon模組為主。有些領導廠商，如東方日升、愛康藉著PV Expo的機會，同步展示TOPCon與異質結技術(HJT)等的模組。也有專攻HJT太陽能模組的廠商，如中國大陸的安徽華晟新能源與泉為科技。現場引人注目的當屬xBC(X Back Contact，背接觸)技術的模組，隆基綠能與愛旭股份兩公司作為技術的主要押寶者，展場也以此技術為主軸來呈現。

BC電池為一種新型電池製作技術，同時具有平台型技術的特點，可與不同製程技術的X電池結合形成各種XBC電池，特點是將電池正面的電級柵線，全部轉移到電池背面，因表面沒有電級柵線對的遮擋，可提高太陽光吸收的面積，進而提高轉換效率。此次隆基綠能展出的Hi-MO X6 Explorer系列雙面發電模組，即是BC結合P型技術製成之HPBC(複合鈍化背接觸，Hybrid Passivated Back Contact)模組，轉換效率約為22.6%。雖然相較於現場TOPCon與HJT技術的產品，不乏有轉換效率同等甚至超過22.6%的表現，不過這顯示出隆基坐擁大量PERC產能，避免陷入市場TOPCon產能遽增的局勢，從而劍指更有發展性的升級方向。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖2、中國大陸隆基綠能HPBC太陽能模組表面電級柵線移到背面
 

太陽能電池起家的愛旭此次展出的彗星系列高效模組則是ABC(全背接觸，All Back Contact)模組，發展以N型矽基片為基礎的雙面ABC模組，展場的產品除了具備與BPBC一樣美觀的特性，轉換效率更高達23.7%。此外，愛旭在現場展示其模組的局部陰影遮擋優化功能，能抑制裝置環境的不利條件可能導致的發電力和可靠性。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖3、中國大陸愛旭展示ABC太陽能模組具備的局部陰影遮擋優化功能
 

四、因應日本太陽光電系統的產品

(一)屋頂型太陽光電

太陽光電在日本政府2050年達到碳中和的路徑中，扮演重要的角色，在其地域循環共生圈的概念中，優先導入屋頂裝置太陽光電系統，甚至是太陽光電系統與儲能結合。此次展會中，許多廠商紛紛展出適用於日本的太陽能模組。首先，由於日本住宅屋頂較小，意謂著運用較小的模組進行拼湊，相較具有高效率的大型模組更受青睞。

另外，展場上多數廠商推出針對屋頂型的太陽能板，為回應日本市場的需求，多數的共通點是表面使用複合材料以取代玻璃，背板也鋁材等較輕量的材料，使得整體更輕薄，達到易於安裝的目的，甚至摒棄鋁框以達到可撓的設計。同時，也會搭配廠商設計的波形浪板強化結構穩定。模組款式也會因應上述的變化，而有不同尺寸，一般注重發電量表現的模組動輒2、30公斤以上，輕量化模組會在15公斤以內，甚至6、7公斤。在產品的呈現上，多半採用全黑的設計以增進美觀性，並加強低反射、防眩光的設計。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖4、中國大陸一道新能輕量型模組強調輕薄
 

(二)太陽能車棚

除了BIPV模組以外，有些廠商在現場展出太陽能車棚，將停車棚與太陽光電進行一體化設計，透過解決方案的提供，能夠跳脫當前太陽能模組同質性更激烈的競爭處境。此外，有些廠商進一步展示了藉由能源管理系統(EMS)整合太陽能、儲能與電動車充電樁的光充儲服務，如我國泓德能源此次與士林電機策略合作，共同展出「光儲充解決方案」與相關產品。

另外，如日本Energy Gap公司Aile系列產品的展示，優勢則在於熟稔日本《建築基準法》、《消防法》等規範，以及政府補助的細則，因此停車場的施工與設計可以更客製化。隨著日本各地區域響應碳中和目標希望導入更多再生能源，且環境省持續補助自用之太陽能車棚的建置，未來不論公共區域還是家用都會迎接更多光充儲的應用。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖5、日本Energy Gap公司呈現太陽能車棚之Aile系列產品
 

(三)農電共生

日本擁有豐富的農村、山村和漁村資源，然而面臨人口逐漸老化與外移的情形，經濟在原有的模式下開始衰退，而且越來越多農地荒廢；另一方面，恰好對於再生能源的利用上，具備發展的潛力，因此政府也積極導入太陽能為主的再生能源結合農業的農電共生模式。此次展會，我國茂迪公司展示的一款XN24TF-P5系列模組即是針對BIPV及農電共生需求設計的高透光模組，因為需要透光，影響電池排佈數量，轉換效率約16.94%。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖6、台灣茂迪公司展出適合農電共生的高透光太陽能模組
 

另外，日本Air Water公司與合作夥伴德國太陽能模組商LUXOR展出VERPA系列產品。VERPA為垂直型太陽光電系統，能有效解決太陽能板佔用農地栽種作物的空間，作物因為太陽能板遮陰而生長不全的問題，也能降低落塵、冰雪堆積的影響。施作上，VERPA地下打樁2公尺，從地面到太陽光電模組底部的高度約2.2公尺，因此不易遮蔽視線。此外，VERPA使用HJT雙面模組，轉換效率達21.2%，發電量與平置型太陽能板等一般製品相當，每一單元由2片模組組合，故1個單元的輸出功率為920W。由上可知，垂直太陽能發電系統具有設置面積較小的特徵，因此除了農地以外，郊區的購物中心、大型公園或停車場都是潛力點。 R. Kopecek與J. Libal(2018)的研究指出，傾斜式面向南方安裝時，能在中午時段實現最高峰的發電量，水平式安裝方式因太陽光直射正面的時間較短且環境反射光量較少，理論上發電量最少，而雙面模組直立式安裝時，一側可以同時接收直射光和環境反射光，另一側也能接收環境反射光，因此呈現上午與下午的雙高峰發電量模式，發電量可能表現最佳。VERPA目前積極推廣到世界各國，德國農電公司Next2Sun握有垂直型太陽光電系統的專利，同為推廣垂直型太陽光電系統的合作夥伴，其子公司Suichoku Solar此次也有參展。
 

資料來源：工研院產科國際所ITIS研究團隊(2024/03)
圖7、日本Air Water公司與德國LUXOR公司展出垂直太陽光電產品VERPA
 

五、結論

日本Smart Energy Week為全球指標型展會之一，尤其是每年2月的東京展，展會之一之PV Expo Tokyo提供不同太陽能製造商一個平台來展示各自的技術布局及能力。全球整體太陽光電產能供過於求使得整體報價短期將維持疲軟的狀態，加速技術轉換到N-type，但各個廠商基於自身的條件有不同的布局策略，例如握有龐大P-type產能的廠商，其策略會跟新興、希望建立品牌形象的廠商不同；同時在歐洲、美國、印度等國開始發展太陽能在地製造的情勢下，加深整體的複雜性，這也使得更多中國廠商更積極拓展日本市場。對於我國而言，隨著我國廠商陸續跟進世界發展的趨勢，提升到TOPCon技術的太陽能產品，有機會以非中國品牌的姿態取得訂單。

另一方面，現行處境對於我國廠商仍宜謹慎，值得依據太陽能導入的場域進行設計，展會也呈現許多因應日本在地需求的產品價值取向，例如輕量化太陽能模組；商業往來上除了成本的考量以外，信任關係的維繫，以及強調後續售後服務與維運管道的服務價值，也都是企業差異化服務的面向。隨著日本再生能源FIP制度與系統儲能之電業化的政策實施後，配合電力自由化的發展，也正式帶動了再生能源各種新興商業模式的興起，讓再生能源的儲能輔助服務，以及能源管理服務的商機蓬勃發展。
 

(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)