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發電用太陽能電池價格，自 2011 年以

來下跌幅度達三分之二。事實上，由上游矽

晶圓到中游的電池與模組，再到下游的設備

與系統，整體產業鏈均呈現殺聲震天的價格

大戰，更有多家廠商被迫退出這個紅海市

場，如在 2011 年，曾經是全球太陽能產業指

標的 Q-Cells 黯然下台，產生的骨牌與輻射

效應，牽連到歐洲整個產業，近日負債已久

的 Conergy 也終於宣布破產，甚至於連家大

業大的 GE 都放棄此領域，將相關技術售予

First Solar，太陽能光電看來已從夢幻的綠金

產業，變成名符其實的「慘業」。

然而從另一個方面來看，價格下滑代表

著裝置成本的降低，在驚人的跌幅之後，是

否是良好的進入時間，能夠創造一波國內利

用太陽能發電的熱潮，推動再生能源成長，

為台灣替代能源找出新方向？本文將由經濟

面向與太陽能發電須面對之問題，做一簡單

評析供讀友參考。

從翹翹板看太陽能問題

柯林頓在 1992 年時，以一針見血的一

句話：「It's the economy, stupid !」獲得共

鳴，擊敗對手而展開總統之路。同樣的，太

陽能發電是否能夠落實，在不考慮天災、戰

撰▓陳芃

淺談太陽能發電

成本與問題

爭、環境限制等不可抗力因素之下，一切也

取決於經濟。從最基本卻也是最重要的關鍵

就是，太陽能發電的成本是否能夠與現行化

石能源，如煤、天然氣等相仿。太陽能發電

的成本高，技術成熟度低，距離妥適穩定的

應用，仍有一條很長的路需要努力；反觀化

石能源發電，發電成本低，技術成熟度高，

同時可立即投入市場，問題相對較少。

即使經過十餘年的技術突破，以及近年

來數次的成本陡降，但太陽能發電的單位成

本仍然是化石燃料的數倍，同時跨入大規模

應用仍有時間上的障礙。這樣的情況可以簡

單用翹翹板的關係來表示，太陽能又重 ( 發

電成本高 )、力矩又長 ( 需更久時間才能應

用 )，而另一端的傳統發電輕 ( 發電成本低 )、

力矩又短 ( 技術成熟 )。

當翹翹板達成平衡時，即等於在不增加

經濟負擔的情況下，太陽能與化石能源發電

已具有互換的特性，同時不會改變任何成本

支出，也就是兩者間成本曲線的黃金交叉。

在達不到平衡時，如果想要讓太陽能與傳統

發電具有相同的經濟特性，就必須透過政策

的干預拉抬太陽能，而拉抬的力道則視不斷

變動的情況而定。

簡言之，這是一個處於隨時變動的系統，

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影響兩端平衡。此外，兩端所處的位置，也

將隨各類型的變因而移動，舉例來說，如果

創新的技術突破研發出更高的發電效率，即

可將太陽能朝向支點的方向推進，縮短的力

矩等於降低了單位的成本。又如中東情勢緊

張導致原油飆升，連動天然氣與煤等替代性

能源成長，抑或是福島核災喚起再生能源需

求，均可能拉長傳統發電的力矩，讓太陽能

發電能夠離黃金交叉更進一步。

搖擺的政策與混亂的產業

太陽能已經導入全球市場，特別在歐洲

各國、美國、日本等，均對於其未來發展寄

予厚望。然而，這樣的發展模式，完全建立

在政策的補貼之上，也就是說，翹翹板系統

中的不平衡態勢，必須透過政府的補貼，額

外的施加向上支撐的力道，才能達到平衡態

勢。理想情況是，政府對於再生能源電價進

行補貼，有效的吸引投資與建設，使得相關

市場規模逐漸成型，因而提升了研發能量，

並用於降低生產成本。透過這樣正向的循環，

將逐漸加速導入綠色能源，當產業具獨立自

主的經濟效益時，政府即可停止相關支出。

根據 World Watch Institute 統計，全球

已有 127 個國家實施支持再生能源發展的相

關政策，有 99項再生能源上網電價補貼 (FIT)

制度正在實施之中，而有 76 個國家規範有

再生能源最低的發電比例。由此看來，太陽

能發電似乎是一片大好情勢，然而實際狀況

是，諸多太陽能補貼政策的先行者，均嚐到

如同無底洞般的苦果。如再生能源發展的榜

樣、財務實力最為健全的德國，深受再生能

源高成本與高電價補貼之苦，而西班牙、義

大利等前些時日發展太陽能發電最為積極的

國家，均囿於財政因素，在階段性大規模的

補貼政策後收傘，也造成歐洲太陽能產業的

泡沫化。

歸咎原因，再生能源補貼政策並未帶動

突飛猛進的技術提升，反而吸引產業瘋狂投

入搶食，在投機心態蔓延之下，重複與過度

投資種下了惡因。先進國家豐厚的補貼，同

時吸引了旁觀者的注意，如中國就透過極端

的優惠手段扶植太陽能產業，由最上游矽材

料、磊晶等開始，一路整合電池、模組、系

統與設備，以一條鞭的模式打造產業鏈，換

取歐美國家再生能源政策釋出的金流，等於

是藉由這些補貼來茁壯自身產業，終於引發

兩造之間的貿易戰爭，至今尚未能休止。

簡言之，成本過高、產業效益未能達到

預期水準，讓各國太陽能政策縮手或降低了

補貼的幅度。在這樣的情勢中，日本市場成

為全球的指標，在停止核電的前提下，需由

大量的再生能源裝置補足電力缺口，矢野經

濟研究所指出，日本太陽能市場 2013 年可達

1.32 兆日圓規模，較 2012 年成長 180.9%，

併網發電量可能達到 7GW，較 2012 年成長

3 倍。在申奧成功之後，日本重啟核電的可

能性更為降低，綠能投資勢必持續擴大，但

對於公共與產業用電的投資上，在 2015 年日

本政府可能將調整收購條件，市場又恐面臨

急速萎縮。

超低價天然氣的衝擊

頁岩氣 (Shale Gas) 無疑的是 21 世紀前

期最具影響力的事件，對於全球能源與經濟

版圖產生重大衝擊。井噴的美國天然氣產量，

讓該國天然氣的價格如同跳水般，從 2008 年

7 月的 13 美元 / 每百萬 BTU，跌至目前 3~4

美元 / 每百萬 BTU 的水準，美國搖身成為全

球石化產量最大國，天然氣更是由短缺翻轉

成可對外輸出的局面。

處於低水準的天然氣價格，讓美國 LNG

輸出亦具有很高的競爭力，占全球天然氣進

口量 40% 的日本，在 2017 年起也將獲得低

價的美國 LNG 供應，主要用於發電。另一方

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面，天然氣價格的下滑，對於具有替代性煤

炭也產生衝擊，大批燃煤被堆放在各主要產

地的港口，礦業被迫以低價銷售滯銷的煤，

這也成為部份國家發電的好選擇，例如英國，

甚至於講求綠能的德國，也都因為必須彌平

再生能源帶來的數倍發電成本，而樂於使用

廉價煤炭，造成 2012 年德國再生能源創新

高，但碳排放量卻較 2011 年成長 2% 的弔詭

現象。

天然氣具有高熱值、低碳排放等優點，

是清淨能源的代表，與在再生能源有相當的

替換性。而無論是 IEA、EIA或是BP的統計，

除傳統天然氣蘊藏之外，以頁岩氣為

主的非傳統天然氣，均可再供

應全球 100 年以上的使用；

在儲量與使用時間日趨

樂觀的情況下，將減緩

對再生能源的投資。

舉 例 來 說，EIA

預估波蘭頁岩氣可採

儲量達 5.3 兆立方公

尺，以每年消費 140 億

立方公尺來計算，尚可使

用 378 年。該國天然氣目前

極度依賴俄羅斯供應，為擺脫

受制於人的情勢，開發實際可用的頁岩

氣，重要性其實遠高於不穩定的再生能源。

由此案例即可知道，頁岩氣將對再生能源產

生排擠效應。

目前頁岩氣技術以美國為首，其他國家

開發尚未能普及，但此領域已成為顯學，未

來技術的擴散將十分迅速，原本沒有自產能

源的地區，可能在轉身間就成為清淨能源的

產地。回到翹翹板系統，頁岩氣將傳統能源

的價格拉低，並且增加了應用量，對於再生

能源的威脅十分明顯，其具有長時間供應、

發電技術成熟、供電穩定、新增投資低等特

性，太陽能目前沒有機會在大型供電方面與

其競爭，獨立系統、輔助型電源的定位，仍

然是較為明確的方向。

先天的限制是否能後來居上

與傳統發電設備相比，太陽能沒有燃料

需求，僅有設備與維護成本，如能拉長發電

的時限，平均價格自然能攤提到更低。然而，

目前主流的技術，無論是矽基或是薄膜太陽

能電池，均有相當的限制性。以占全球太陽

發電比例 85% 以上的矽晶太陽能電池而言，

最出色的轉換效率也僅在 23% 左右；即使

結合多種高能隙材料，再加強太陽光各波長

段的吸收，理論轉換效率仍難以突破

40%。事實上，地球植物歷經數

億年的演化，光合作用之光

能轉換效率亦僅在 30% 上

下，人類科學要突破，

尚須相當的努力。

再者，矽基的太

陽電池是否真的能「生

產」能源，也備受爭議。

要從矽礦或矽酸鹽變成高

純度的矽晶，多半利用電

弧爐法進行冶煉，極為耗能，

故初期的矽晶太陽能電池，因發

電效率低且壽命短，其整個產品生命週期

的發電總量，還無法達到製造時所耗用的能

源量。隨著技術的演進，太陽能電池的效率

提升，製造時的能耗下降，但就淨發電效率

而言，仍不算是很划算的投資。

以現階段技術觀察，多晶矽太陽能電池

發電效率每年約遞減 1%，通過驗證的太陽能

模組壽命約 20 年，變流器則在 8~10 年，亦

即一套太陽能發電系統大致可使用 20 年，整

體效率會降至大約 90%，而在這段期間中大

約需更換 1~2 次變流器。如在沒有政策補貼

的情況下，是否具有吸引力，讀友可以自己

精算一番。

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月 就發電端來而言，太陽能發電的供電具

有不確定之特性，如為大型設施如太陽能發

電廠，後端的輸配電系統均需進行與其對應

的再次投資；就整體電力的供需平衡而言，

目前尚未有大型、低成本儲存再生能源發電

的系統，也就是說再生能源輸出不穩定的特

性，仍需以可快速且彈性反應之機組輔助，

以利電力的調度，其成本亦不可小覷。這些

部份如果都納入太陽能的發電成本，整個問

題會顯得更為複雜。

成敗取決於高度與整合性

由以上可發現，太陽能發電是否能落實

於國內，實在是大哉之問，而非皮相之太陽

能電池價格下滑可以一言蔽之。就趨勢而言，

在日本、美國的市場支持之下，全球太陽能

發電仍將呈現成長態勢，推測價格不致有太

大波動。就技術面而言，更高效率的複合式、

薄膜式太陽能，以及增加日照量的追日、集

光等系統的開發，將有助於效能的提升，但

短期內整體發電效能亦不會有突破性的大幅

成長，淨發電效率仍然是問題點。

即使前景仍然問題重重，但在綠色能源

需求強勁的背景因素下，太陽能發電向前的

動能仍然飽滿。國內導入太陽能的成功關鍵，

首要的是政府是否能提供足夠的誘因，在經

濟情況紛亂的時代中，創造長期而固定的收

益保障，以及低水位的投資風險。這牽涉到

有多少財政資源可以投入，是否以槓桿方式

操作，以及對應之設備投資需求等，需要極

大的智慧與縝密的規劃。在建構適合發展的

環境方面，法規必須以宏觀的視野，透過水

平整合的作為，跨出突破性的步伐。例如能

源局為再生能源主管機構，必須兼具前瞻與

現況，調和鼎鼐；工業局主管產業發展，內

需市場的建立與各類型創投優惠，必須同步

一致；內政部主管建築，直接牽涉太陽能裝

設、用地等，如能以公共建築先行方式強制

納入太陽能光電，推動可能又是一番新景象。

整體而言，在技術尚未能有巨幅突破之

前，太陽能發電在家戶屋頂、產業園區之中，

做為輔助用途，地盡其利、物盡其用，仍是

最佳的組合。而大型太陽能電站的思維，筆

者認為在短期仍難以成型，仍以離岸式風力

園區的設計較為實際。

（作者現任職於工業技術研究院

材料與化工研究所）

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