太阳能时代来临 台湾设备业风雨中迎契机

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2009-05-08    

  面板业碰上历年来最严峻的金融海啸袭击,递延、砍单效应持续发威,在面临订单腰斩的考验下,太阳能产业成了台系设备厂的“绿色奇迹”,然而景气阴霾挥之不去,前有欧美大厂大阵仗堵住去路,后有大陆追兵,台系设备厂的太阳能梦,如何才能拨云见日,重现当年台厂面板设备厂蓬勃的荣景?

   生不逢时 乌云掩盖太阳商机

  首先,从太阳能产业面来看,自2008年第4季受金融风暴及西班牙补助政策急转弯,需求大减,市况陷入一片混乱,多晶硅料源价格狂跌,太阳能业者面临亏损命运,料源始终是隐忧,也因此让无料源之忧的薄膜趁势崛起,于是扩产竞赛再次上演,借着大买国际设备厂的Turnkey设备,看起来似乎颇有与多晶硅分庭抗礼的意味。然而说到底,太阳能产业终究还是强褓中的婴儿,至于设备产业则可说还在胚胎期。

  然而在孕育成长的过程中,大环境始终迷雾笼罩,过度扩产的结果,在景气照妖镜下一一现形,太阳能厂自身难保,只得减缓投资,而当中又属设备的投资金额最高,当然成为企业瘦身的献祭品。自2009年初,多晶硅与薄膜设备订单,皆开始出现递延,设备厂营运也大受影响。

  而从以上情况可以发现设备厂正面临几个问题,第1、起步时间落后国外设备大厂数年,虽然已急起直追,缩短差距,但是短期间,难以扭转台湾太阳能厂偏爱进口设备的心态;其次,晶硅与薄膜,究竟选择何者发展,对台系厂是一场豪赌;第3、虽然有过去面板设备的发展经验,然而关键制程如化学器气象沉积(PECVD)、烧结炉(Firing Furnace)、扩散炉(Diffusion)等仍技术不足。

   晶硅与薄膜制程

  回归到制程设备来看台湾厂商的发展现况,首先谈较成熟的晶硅太阳能电池制程,总共有4个主要阶段,分为硅原料(Silicon)、硅晶圆(Wafer)、太阳能电池(Cell)及模块(Module)。设备厂主要发展Cell段制程设备,先将硅晶圆经过捡片机挑选、检测及清洗(Incoming Wafer Inspection),接着进行表面粗化制程(Texturing)减少阳光的反射,然后经过扩散炉(Diffusion)在p型基板上,形成1层薄薄的n型半导体,经由蚀刻(etching)将n型边缘除去,才能彰显出p-n二极管的结构,接着经过电浆镀膜(SiN-coating)、金属镀膜(Metallization)等方式在晶圆上印出导电电极,再经烧结炉(Firing Furnace )干燥,最后进行电池测试与分级(Testing and Sorting)。

  至于非晶硅(Amorphous Silicon)薄膜太阳能电池模块(Thin-Film Solar Cell),则是一种利用溅镀或是化学气相沉积方式,在玻璃或金属基板上,生成薄膜的薄膜太阳能生产方式。其制程是先清洗玻璃基板(Glass Cleaning),而后藉由化学气象沉积(PECVD)制程设备在玻璃基板镀上透明导电膜(TCO coating),进行雷射切割(Laser Scribing)分割玻璃上的TCO膜,接着形成金属膜(Coating Absorber),再进行雷射切割,接着镀上背面电极(Coating Back Contact)后进行第3次雷射切割,最后经过检测(Inspection)、模块封装(Module Production)即完成出货。

  另外,不论在晶硅或薄膜,制程与制程间,皆需要自动化设备进行基板抓取、运送,提升产品量率、生产速度及制程稳定性。

  简而言之,可以将设备大抵分为制程设备及外围设备。晶硅部分的制程设备包括酸碱清洗槽、扩散炉、电浆蚀刻机、电浆镀膜设备、网印机、烘烤炉、红外线高温烧结炉等,外围设备包括晶圆检测机、电池检测及分级设备及自动化设备等。

  而薄膜制程设备包括PECVD、雷射切割机等,外围则包括真空设备、清洗设备及自动化设备等等。

  从面板转进太阳能 台厂实力有水平

  目前台湾太阳能设备发展如下:

  均豪精密于2008年推出台湾第1条自动化多晶硅太阳能电池整线设备,预估于2009年第2季出货,并朝向非晶硅薄膜及铜铟镓硒(CIGS)相关设备发展。广运机械将于2009年5月推出非晶硅薄膜整线设备,并朝向CIGS设备发展。盟立自动化于2008年推出雷射画线机,已量出货给大陆客户。FPD设备厂东捷于2008年开发出全线薄膜太阳能生产设备。帆宣参与工研院科专计划,开发出in-line PECVD。亚智科已有8台薄膜太阳能清洗设备出货。

  大体来说,由于台系厂在面板设备已经累积一定的实力,而太阳能电池制程与面板制程相似度高,因此过去在自动化设备、检测设备、清洗设备,台系厂水平都不输国外设备大厂,在各大面板厂如日本夏普(Sharp)、台厂友达、奇美电口碑背书下,极具竞争力。至于制程设备方面, 台湾设备厂已研发出自制PECVD,但尚未普及,至于雷射切割机等已有业者生产制造出货给客户。因此,发展整线设备对台系厂来说,已是能力可及之事,但还有许多技术提升的空间。

  从市场面来看,台系设备厂在太阳光电的发展面临两大竞争对手挑战,包括已发展多年跑在前头的欧美日设备大厂,以及快速追赶的大陆设备业者。

   国际大厂跑在前头 台厂力追

  国际设备大厂进入时间早,研发技术进步,并且推出整厂设备输出(Turnkey),从整厂设备的设计、制作、安装、组合、试车,以及实际操作时的技术知识教授,或派遣技术人员提供技术指导,让整厂设备可操作、可运转与可生产,让太阳能厂能够快速进入量产,占据大半设备市场。在薄膜设备市场,目前为美商应材(Applied Material)、日商优贝克(ULVAC)、瑞士商欧瑞康(Oerlikon)为3大供货商,结晶硅设备则有德国Centrotherm、Roth&Rau等大厂。

  台厂与国际大厂其实是既合作又竞争的两面态势,从面板设备发展时期,许多台系设备厂扮演为国际设备厂代工、供应零组件的角色,以致太阳能产业起步,如应材子公司业凯(AKT)、ULVAC等都到台湾设厂,希望就近服务亚太区客户,并且强化与台系设备厂的零组件供应链,加强训练代工伙伴,能够降低生产成本。若是双方已为合作伙伴,那么台系设备厂若是自行销售自有品牌的太阳能设备,也就是与客户杠上,则可能因此掉了代工订单,也就阻碍台系厂崭露头角的机会。

  从价格上来说,若相同一台制程机台,台系厂价格便宜约3~4成,有的甚至便宜一半以上,理论上应该颇具竞争优势,但由于实际销售上线的参考数据不多,因此台系厂还需努力开拓客源,建立市场信誉。

   大陆设备快速崛起 再出低价策略

  至于大陆设备业在太阳能产业发展迅速,晶硅设备本土自给率已达50%,目前在晶硅设备已接近国际水平。目前各个环节来看,清洗/画线机,单晶部分以大陆产为主,多晶则以进口为主;扩散炉大部分为大陆产;干式蚀刻全部大陆产,湿式少量进口;磷硅玻璃去除设备几乎全部大陆产;PECVD大陆产仅少量;网印机几乎都进口;烧结炉进口占多数,目前有2家业者研发出,在验证阶段,但离成熟还有一段距离。

  至于薄膜设备由于后期才发展,仍以小尺寸为主,尚未成熟,但若未来把产能提高、尺寸加大,对台厂就有竞争影响。

  但最主要的还是大陆的低价策略,如晶硅整线设备,价格可以低到仅国际大厂的5分之1,国外搭建一条线的成本,在大陆可以盖2~3条线,这也是为何大陆太阳能产能可以在全球名列前茅的原因之一。

  由于在IC产业摔过一跤,大陆设备厂深知设备自主权的重要性,不能一味靠欧美日输入,因此在太阳能的发展,大多是太阳能厂结合设备厂共同研发设备,双方才能截长补短,开发出符合市场需求的机台,以低成本提高生产规模。

    进入量产验收期 设备市场潜移默化中

  随着太阳能电池厂第1条线陆续量产,产业界对于设备、技术认知提升,伴随着金融风暴影响企业获利,使具有价格优势的本土设备,逐渐浮上台面。国际大厂的Turnkey Solution逐渐受到市场质疑,也使设备市场正逐渐改变中。

  晶硅太阳能由于发展时间较久,台厂与大陆厂都拥有自制整线设备的能力,目前太阳能业者也开始采取自行采购机台,再组装成生产线,降低对Turnkey的依赖。

  在薄膜产业界,3大薄膜设备厂建置的生产线是否按照时程进入量产,以及其转换效率及良率是否达到保证,受到市场关注。目前应材的客户如印度光盘大厂Moser Baer、台湾薄膜厂绿能、及美国加州太阳能公司Signet已完成最后验收测试认证(FAT)。优贝克客户台湾联相光电及欧瑞康为富阳光电建置的生产线已试产成功,但量产状况还需要再观察。

  最关键的仍在于,不论台湾或大陆两地,设备本土化的意识逐渐抬头,又碰上金融海啸,太阳能厂毛利率下滑,难以大手笔支应Turnkey的费用,相较之下台湾设备就具有比价优势,因此在业界开始布建第2条、第3条生产线时,可望提高本土设备比重。目前台湾太阳能设备自给率仍不及10%,工业局期望到2012年自给率达80%,若能达此水平,对台厂将是极大的收益。

   台厂宜步步为营 加强研发提升质量

  在发展太阳能设备的同时,不妨回顾面板设备的发展历程,做为借镜。在2002年面板业开始积极扩厂时,设备业逐渐从半导体转向到面板,到2004年台湾面板设备自给率突破10%,接下来以1年10%的速度成长,至2008年经济部工业局预估,台湾面板设备自给率已超越50%,也就是目前台湾面板厂中有一半的设备都是由台系设备厂供应,2009年将挑战60%。

  面板设备之所以发展得如此迅速,大部分要归功台湾面板厂的义气相挺,一路扶植设备厂走来,加上政府政策推动各种技术研发项目,才造就设备厂迅速成长。

  太阳能是否能成为台系设备厂的下一波成长动能?业界大多数给予高度肯定,凭借在面板设备的基础,加上台厂的研发实力,将可有一番作为,但是必须走的小心翼翼。毕竟目前太阳能技术繁多,光是要选择投入晶硅还是薄膜,就是一大赌注,不过目前综合产官学界看法,大多认为薄膜设备较有发展空间,竞争者较少。不过,以薄膜来说,又分非晶硅、碲化镉(CdTe)、CIGS等各种类型,台厂在投入前,都必须经过仔细的市场分析调查。

  根据统计,全球晶硅设备需求从2007年的10.5亿欧元,预估到2010年将成长至24.4欧元,不过从趋势可以看出,其爆发性成长在2007~2008年间,未来2年成长速度将趋缓。

  至于薄膜设备需求则从2007年的7.8亿欧元,到2010年将成长至38.3欧元,在2009及2010年预估每年平均仍有30~40%的成长幅度。

  至于在设备发展趋势来说,应朝向转换效率的提升,例如导入关键技术、制程设备整合改良、IP建立。同时,为协助客户降低成本,应简化生产制程设备、流程,举例来说如湿式制程、真空制程。高温制程等都可进行整合。再者,要提高设备的稳定性,降低耗材使用,提升耗材寿命,降低破片率等等,并提高产能。最后,还要提高精度,如膜厚、对位、电性、基板薄化、缺陷降低、阻值、浓度、温度等,使设备更精良。

  虽然近2年对设备业来说,充满挑战,在扩充产能需求停滞下,造成诸多订单停摆,市场竞争加剧,砍价压力大。不过现阶段,也正是调整企业体质的实时机,有较多时间、人力能投入研发,而且各设备厂投入太阳能的脚步都还不迟,未来占营收比重将逐渐提高,与面板设备旗鼓相当,业界也认为,2010年太阳能设备市场将会很热闹,若台厂能在2009年,踏实研发、拓展客源,就能在景气复苏时,迎接下一波高成长。

 
来源:DigiTimes 
 
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