台灣具備發展HCPV的優勢－逍遙自在

交大光電系教授紀國鐘：台灣具備發展HCPV的優勢

聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)確認二氧化碳是造成氣候暖化的元兇，這對台灣電子業有沒有影響？答案是毫無疑問的，因為歐盟和美國已經開始推動實質的碳交易。歐盟也決定，貨品的生產過程產生的碳也就是「碳足跡」揭露計畫，並研擬超過一定的標準，就要課碳關稅。台灣出口的電子零組件很快就會遇到這類的檢查和要求。
4年前我擔任行政院國科會副主委時，我提出政府應成立「能源政策和科技發展指導小組」並敦請行政院副院長吳榮義出任召集人。我和經濟部次長共同擔任執行秘書。把相關各部會首長集合起來，共同推動。這是催生日後「能源國家型科技計畫」重要的一步。

2009年6月，「再生能源發展條例」正式通過之後，最重要的是如何把廠商誘導進來，並讓發展再生能源成為全民的共識。以台灣的產業型態來看，再生能源當中，最具產業效益的當屬太陽能。因為台灣的半導體和面板都可以跨入這個領域。至於LED也因為同樣Ⅲ-Ⅴ族材料技術，更能順利跨入高效率聚光型太陽能發電系統(HCPV)領域。

HCPV的轉換效率目前已達40%，單晶矽太陽能最多至能達到22%，因此要蓋太陽能電廠HCPV的優勢極為突出。歐洲已有發電業者以HCPV蓋電廠的實例。也因此台灣眾多LED廠也準備好要切入HCPV的生產與出口。

HCPV發電廠減碳又創造就業

但金融風暴一來，打亂了許多投資計畫。對台灣而言，應付金融風暴最有效的方法就是擴大內需，政府如果順勢能蓋HCPV發電廠，不但擴大內需，對產業也有帶動效果，更能夠增進就業。產官學研曾經算過，蓋1座100百萬瓦(MWp)的HCPV電廠需新台幣100億元。台電或台塑如果投資建HCPV電廠，在政策獎勵下約8~10年即可回收。而且因為有內需，台灣的HCPV生產製造商會釋出工作機會，可以提供台灣的年輕人才就業機會。

晶元光電的董事長和總經理都是我以前在工研院的同事。我也和他們討論過，大家都能認同發展HCPV對台灣是有3大好處。首先就是HCPV電廠供電，可以減少台灣電子或其它工業產品出口時，遭歐盟或其它國家課碳關稅的衝擊。目前1噸碳在5美元~30美元間波動，未來的價格將易漲難跌。

第2個好處是1座100MWp的HCPV電廠大概1.5年就可蓋好，而且馬上可以供電。如果效果不錯，第2個200MWp的計畫馬上可以開始蓋，6年之內在台灣蓋1GWp的HCPV電廠不是問題，這將是1座核電廠的發電量。

其實，台灣並沒有核電產業，而是以「整廠輸入」的型態進到台灣，連設計、機台都是外國認證。如果談到國家安全的考量，更應該蓋HCPV電廠，因為設計研發、生產、製造台灣都會，不必像核電廠需仰賴外國賣反應爐、維修零件、供應核燃料及處理高幅射核廢料，這是第3個好處。

為什麼發展能源產業和國家安全有關，廣義的國家安全不只有外國用武力侵犯時我們有能力抵抗，還包括自己掌握技術，留住產業和人才在台灣，確保台灣的繁榮與經濟成長。而能源相關的研發與製造，就是能達到這個經濟效果。如果台灣99.3%能源要靠進口的情況不改善，這個國家是沒有希望的，產業也不願意留在能源供給有疑慮的地方，這才是發展能源產業最關鍵的課題。

其實台灣生產製造HCPV電廠這個產業，未來是很有希望的。在美國歐巴馬總統提出要發展再生能源的政策之後，台灣的優勢就是把東西做得既便宜又有好品質，將來世界各國HCPV電廠的標案，台灣是很有機會爭取到的。以白光LED來看，台灣進來之後，一下子就做到全球第2大。在HCPV市場，南韓落後台灣很多。如果我們要繼續掌握這方面的優勢，就要先從台灣做起。

雖然有人質疑，台灣現在財政赤字偏高，政府有可能拿錢出來補助業者蓋每度電發電成本居高不下的HCPV發電廠嗎？事實上，我特別要指出的，國外專家都做過精算，只要達到相當的規模，HCPV比結晶矽太陽能電池的發電成本還要低。

我們看台電公布的發電成本每度2.5元好像很便宜，但很多人不知道台電的尖峰用電發電成本在5元以上，台電在澎湖的發電成本更高達9元。HCPV發電成本也許無法低到2.5元，但也逐漸逼進9元左右。只要大量生產，成本一定可以再降低。

我承認政府確實有財政的困難與舉債的壓力，我過去也在政府單位服務過，但舉債的目的，如果是把錢投入消費用途，如把馬路挖掉重做新的馬路，當然會有不良影響。反之，如果舉債的錢拿來投資與生產未來的產品，例如蓋具有減碳與能源自給效益的再生能源電廠，就值得政府舉債去做。

我們算過，台塑和台電、中油等公司向國外買原料，一年約1兆元的支出。台灣只要把這筆款項的10%留在台灣採購能源，錢就能在台灣流動，而不是進了外國人的口袋。10%就是1,000億元，就可蓋到1GWp的HCPV電廠，源源不斷供電給台灣所需的產業或民生用途。如果政府舉債編預算給台電，保留一定比例在台灣投資蓋電廠這種資本財上，不但錢可在台灣流動，也能夠為台電和政府生財。

技術發展未全台廠有機會領先全球

有一說台灣的太陽能產業好像是下一個DRAM產業。但這句話不適用HCPV這個技術，因為日本及美國只有少數業者做了30年，但規模都很小，只用在人造衛星。台灣目前做的是具有高聚光達500倍的地面用HCPV太陽能電池，技術層次與美日相仿；將來成本和美國相比便宜很多。而且40%效率是結晶矽太陽能電池的2倍，未來還會再提高。台灣在HCPV上是領先的。

德國在太陽能發電上很具規模也擁有技術，尤其是在薄膜技術上領先，但在HCPV德國完全沒做。因為HCPV是半導體領域的延伸，德國Ⅲ-Ⅴ族的設備ASITRON為什麼曾當過德國的股王？就是台灣廠商向他買了很多設備。1990年台灣開始買他的機台生產LED，多年累積下來ASITRON最大的市場就只有台灣，現在台灣已有超過400台LED機台。但ASITRON並不切入LED生產，所以未來台灣要做HCPV，ASITRON也不會和台灣搶著做。

HCPV和DRAM另一個最大的不同是HCPV最基本的專利大都已失去保護，現在國際上提出新HCPV專利的台灣廠商也在預先群中。台灣做LED的廠商跨入HCPV就像今天喝烏龍茶明天喝香片般容易。和DRAM有大量專利掌握在外國手上的情況不同。

結晶矽以前有缺料問題，主要原因是矽晶廠的材料大都供應給IC製造廠使用，台積電和聯電從來不曾遇到買不到料這回事。但Ⅲ-Ⅴ族的砷化鎵的製程較複雜，要渡很多層的薄膜，技術門檻高，連日本人都刮目相看。而且鍺的基板買得到，台灣也準備自己生產，HCPV將和IC製造一樣，不會有缺料問題。

再者，HCPV的電廠可以分布在靠近用電戶的地方，省去輸電過程的電力損耗。各種小型的，分散式的HCPV電廠，和一座台中火力電廠或一座核四廠必須選定在某地再用長距離的方式輸配電，有很大的不同。

至於效率較低的薄膜太陽能，雖然台灣有些業者可能無法生存下去，但薄膜太陽能還是會有它的發展性，只是台灣的薄膜廠一開始就走錯策略，以為把國外的機台買來在台灣生產就能像印鈔機一樣賺錢，應繼續投入研發才有未來。

發展能源科技不是看10年~20年，而是看百年的技術，廠商不要以為丟20億~30億「整廠輸入」買了國外全套設備就能賺錢，一定要看台灣的人有沒有技術，整廠輸入怎麼可能贏別人？到現在為止，很多學校的光電系和光電所也還在研究薄膜太陽能，還有很多技術需要突破，薄膜一定有未來性。台灣的薄膜人才其實還沒有培養好，不像LED的人才已培育超過20年！也是薄膜太陽能遇到困境的原因之一。

太陽光電池不論是結晶矽、薄膜或HCPV，未來將各領風騷，彼此間也會競爭。只是HCPV在台灣有人才、有LED的基礎、有研發，長期定能穩紮穩打。不過太陽能最大的限制就是到了晚上沒有陽光就無法發電，所以不適合當基載用電。不過，台灣遇到限電和缺電危機通常都出現在夏季，因此HCPV電廠在日照愈強，發電量愈大，可扮演高單價尖鋒用電的角色。

至於基載用電一定要用火力或核能嗎？其實再生能源當中，地熱是最佳的基載選項。有人認為可以靠黑潮和洋流，但爭議很大，工程也很困難。台灣位處於環太平洋的火山島鏈上，地熱資源豐富，只要往地下挖約3~5公里，至少有攝氏250度的熱源。在國科會的「能源國家型科技計畫」裡，好幾個研究地熱的團隊已經組成了，將來就是要調查研究，一旦可行，台灣的基載電源就獲得解決。

再生能源40年前就有很多研究，但當時油價便宜，遇到幾次石油危機後，油價也都能回到低價。但2008年開始情況不同了，低油價已經一去不復返，部分原因是大陸和印度經濟起飛後，需要石油和能源的量非常驚人，再加上氣候暖化問題嚴重威脅到人類的生存，各國政府未來都可能祭出極嚴厲的「碳關稅」扼阻二氧化碳排放，再生能源變成唯一的選擇。

台灣有絕佳的條件開發地熱和太陽能，機密機械也可支援風力發電，海洋專家也可以用海藻提煉生質酒精，台灣的人才與技術在台灣建立能源產業是極為合適的。此外再生能源是美國和歐盟都非常重視的領域，台灣正好搭上順風車可能往那邊走，如果我們還停留在以前的模式，想靠進口煤和石油來過活，能源供需市場早已有巨大改變，台灣如果沒緊迫感去改變現狀，終有一天，我們將後悔。

(紀國鐘口述，莊衍松整理)
紀國鐘曾擔任國科會副主委，目前為交通大學光電工程學系教授