簡評:看看我們多了哪些新技術--這些技術將在未來20年改變你我的生活方式.
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美國：捷報頻傳，成果不斷，證實記憶電阻器是電路世界中第四種基本元件，獲得由半導體和有機分子組成的電阻，研制出RNA計算機，用光驅動納米級集成電路，完成太空互聯網測試。
毛黎（本報駐美國記者）2008年1月，美國加州大學成功研制出一種納米激光器，可將功率超過200納瓦的光束聚焦成直徑35納米的光點，從而使每平方厘米面積上的數據存儲量達到1.55太比特。此成果將給磁存儲產業帶來重大影響，有可能導致另一種新型數據存儲技術———蛋白基內存的出現。
芬蘭與美國科學家聯手研制出單電子晶體管（SET）器件，能將振蕩電壓轉換成非常精確的電流，將十幾個SET并聯可把電流增至足以測量的100皮安，從而有望更精確地重新定義電流的基本單位安培。
2月，美國布法羅大學虛擬現實實驗室成功研制出全球首個虛擬青蛙解剖軟件，逼真度令人咂舌，只需點擊鼠標，就可“拿起手術刀”，剖開青蛙皮膚看到其內部器官，并可隨時通過內視鏡觀察青蛙的消化道或細致地研究神經和血管。這被視為教育領域的新里程碑，并有助于生態系統的維護和生物物種的保護。
另外，IBM公司耗時5年、耗資15億美元打造的高效節能新一代大型計算機主機SystemZ10正式上市，其安全可靠性高，支持多種工作環境，具有授權管理、運行管理、應急處理、虛擬隔離等功能，在處理大量醫療圖像信息、金融系統交易和移動通信數據方面優勢顯著。
3月，美國國家標準和技術研究院成功地將有機分子單層結構組裝到普通微電子硅基底上，獲得由半導體和有機分子組成的電阻。該技術與工業標準互補型金屬氧化物半導體晶體管（CMOS）生產技術相兼容，為未來CMOS/分子混合器件電路的制造鋪平了道路，將是繼CMOS之后即將出現的全分子技術的基礎或前身。
美國惠普公司實驗室5月1日宣稱證實電路世界中存在第四種基本元件———記憶電阻器，并成功設計出一個能工作的憶阻器實物模型，即使在被關閉的情況下仍然具備記憶自身歷史電路的功能。這項重大發現將有可能用來制造非易失性存儲設備、即開型PC和更高能效的計算機，并為開發類似人腦的模擬式計算機鋪平了道路，未來甚至可能會通過大大提高晶體管所能達到的功能密度，對電子科學的發展歷程產生重大影響。
5月，美國多所高校研究人員通過對埃希氏菌屬大腸杆菌添加基因，成功創造出細菌計算機，具備解決傳統數學問題“翻煎餅難題”（這是計算機領域的一個基本算法問題，題為一堆不同大小的煎餅，每個煎餅都有金黃色面和烤焦面，要求將最大的煎餅放在最底下并使得每個煎餅的金黃色面朝上，以步驟最少的路徑為最佳解）的能力。美國匹玆堡大學則成功地讓兩只短尾猴憑借“意念”操縱機械臂抓取了食物，成功率分別為61％和78％。這是人類首次利用這一技術讓猴子完成功能性動作———自己抓取食物。這一技術將來有望幫助殘障人士用大腦操縱機械臂完成吃飯、喝水等日常活動。
6月，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室和IBM公司展示了世界首臺運算性能達到每秒1000萬億次的超級計算機Roadrunner，其運算能力相當于10萬臺能力最強大的筆記本電腦，比之前的“世界首快”———“藍色基因∕L”快約2倍，可應用于軍事、民用工程和醫藥等諸多領域，在2008超級計算機500強排行榜上排名首位，宣告高性能計算領域進入每秒千萬億次時代。美國普渡大學電機與計算機工程院創造出一種混合形態分子，其量子態可人為操縱。這一突破性成果使得半導體領域量子計算機的大門自此敞開。
7月，美國加州大學發現在鐵磁/半導體結構中，簡單修改氧化鎂界面的厚度，便可控制自旋電子穿過的類型。該研究有可能改變計算
機傳送和存儲信息的方式，有助于半導體自旋電子技術的發展，推動新型超高速計算機的產生，為計算機領域帶來巨大突破。美國賓夕法尼亞大學則研制出一種以納米線為基礎的新型信息存儲器件，可以存儲“0”、“1”和“2”三位數值。這一成果可能催生新一代高性能信息存儲器。
10月，美國加州理工學院研制出RNA計算機，能在活酵母細胞中進行計算處理，這是合成生物學和活生物分子計算機領域向前邁進的重要一步。
11月，美國宇航局噴氣推進實驗室成功完成“太空互聯網”的首輪測試，成功與距地球32萬公里的一個太空探測器實現了數十張太空圖像的往返傳輸，邁出了構建“星際間互聯網”的第一步，有望成為第一個應用于太空的通信網絡。這種深空通信網絡采用“容斷網”新型網絡技術，具備超強容忍延遲、中斷等异常的能力，數據包不會丟失。美國奧布朗工業公司則開發出拋開鼠標，用手控制的人機互動控制系統“G-Speak”，只需戴上特制手套，就可用雙手實現人機互動。這一技術將從根本上改變人機互動方式，告別鼠標。
美國耶魯大學發現，在納米尺度上，光具有相當能量，足以驅動物質，并利用光成功驅動了納米級光子集成電路。該成果首次證明了光的力量能被有效集合在極小區域內，以光取代電的新型芯片或將問世。
12月，美國物理學家將量子信息存儲到極冷的原子纏結中，明顯改進了量子記憶，朝量子網絡的制造邁出重要一步。新的紀錄———銣原子存儲到偶極光學陷阱的時間為7毫秒，此前的存儲時間紀錄是32微秒，為長距離的量子網絡服務提供了更長的存儲時間。
以色列：注重研究先進防恐反恐技術，首次利用氣體充當存儲媒介，開發出防自殺式炸彈攻擊的新型公共汽車。
鄭曉春（本報駐以色列記者）以色列WeCU技術公司根據行為科學原理開發出可用于反恐的身份識別裝置，由監視系統、顯示系統和分析判斷三部分組成。監測獲得的數據由計算機進行分析、判斷，在被監測者不知情的情況下，不到一分鐘即可完成身份識別。
以色列魏玆曼研究院與一國際科學家小組正在研發一種有感知能力的機器人老鼠，其用胡須進行物體識別，可在黑暗條件下執行搜索和救援任務。
以色列“綠色道路”公司開發出一種駕駛監測裝置，通過車載傳感器及GPS對車輛的行駛速度、加速度、位置、行程等數據進行測量，然后通過駕駛狀態軟件判斷出駕駛者在不同情況下所采取的駕駛動作，相關信息通過手機傳輸到駕駛狀態數據庫。可對駕駛者的開車狀態和駕駛習慣進行實時監測，對減少交通事故和節省燃油很有幫助。
以色列軍事工業公司開發出一種用衛星定位系統導航的迫擊炮彈，這種120毫米迫擊炮彈內置制導系統，射程為10公里，可準確打擊目標，命中精度3米。
以色列軍事工業公司開發出一種稱為“鐵拳”的裝甲保護系統，由雷達和光學探測裝置組成，可發現襲來的反坦克彈，并在被擊中前發射爆炸物將其摧毀，主要用于坦克和裝甲運兵車的保護，預計明年將裝備以軍梅卡瓦主戰坦克。
在2008歐洲防務展上，以色列航空工業集團展示了一系列光電產品，包括可探測敵方射擊時發出的紅外線，迅速確定射擊者的位置和方向并予以回擊的TED全天候監測系統，還有可用來確定目標的TAL手持激光瞄準儀等。以色列艾爾比特系統公司則展出了配有自動巡航傳感器、現場數據傳輸、語音溝通和武器系統的無人地面安全車，可在指定區域執行巡邏、監測任務，一旦發現威脅立即予以牽制，直至增援力量趕到。該公司展出的頭戴式信息系統也很有特色，外形很像戰斗機駕駛員的頭盔，除可傳遞指令外，還與綜合信息系統相連接，通
過其可全面了解戰場形勢。此外，以色列拉菲爾先進國防系統公司開發的防御簡易火箭彈襲擊的“鐵穹”防御系統，以及哈特霍夫公司研制的重型裝甲戰車也首次在展覽會上亮相。
以色列吉紐斯無人地面系統公司開發出名為“加迪尤姆”的機器人士兵，看上去很像無人駕駛戰車，下面是4個輪子，車體上有攝像頭、夜視儀、傳感器和機槍等。其有人工和自動兩種操控模式，操作員可在遠離前線的控制室中通過顯示屏和操控杆進行控制，也可在預先編制的程序驅動下自主行動，通過360度旋轉攝像頭識別路標、過馬路和穿越交叉路口，一旦發現可疑物即發出警報，可用于偵察、排爆和攻擊恐怖據點等。
以色列軍方與以色列埃格達公交汽車公司、交通部等部門合作，開發出一種防自殺式炸彈攻擊的新型公共汽車，除車身更堅固外，在上下車控制方面也采取了一些新的措施，包括只能下車時開啟的車門單向控制系統，安裝在入口處便于更好觀察上車乘客的旋臂，及遇有緊急情況供司機與候車乘客溝通的擴音系統等。目前，一些西方國家已表示對這種車有興趣。
以色列理工學院科學家成功地在原子蒸氣上實現了圖像存儲，這是人類首次成功地利用氣體充當存儲媒介，盡管存儲時間只有短短30微秒。氣體存儲圖像技術在圖像處理及相關領域將有廣泛應用，有可能存儲更為清晰的圖像，包括即時圖像或電影等數據。在未來量子信息發展中，光存儲技術同樣可以發揮重要作用，最直接的應用就是量子位數據的存儲。
英國：制出世界最小光開關，發布世界首款全球地質電子地圖，制出全球首個受活腦組織控制機器人。
何屹（本報駐英國記者）蘇格蘭聖安德魯大學制出世界最小光開關，它將光子晶體納米結構直接蝕刻在開關上，具有集成入CMOS電子元件的■力。如果用作光調制器，信息傳輸率將高達每秒100吉比特。
2008年7月，英國地理學專家發布世界首款全球地質情況電子地圖，涵蓋了全球70%%的地區，匯集了83個國家和地區地質中心的現有數據，標記了各地植被、地下水、土壤和人造建築群等不同地質帶，能指導尋找適合開采
礦產、石油和天然氣以及掩埋溫室氣體的地點，提醒易發泥石流和地震等災害的危險地帶，還能顯示地下水資源儲藏地。
8月，英國雷丁大學研制出全球首個受活腦組織控制的機器人，其大腦由培育出來的30萬個老鼠神經元聚合而成。目的是探索天然智能和人工智能之間逐漸趨于模糊的界限，解開記憶和學習的基本機制，可能有助于對抗
神經退化性疾病，包括早老性痴呆症和帕金森症等。
英國布里斯托爾機器人技術實驗室11月宣布，發明出能實時模仿人臉表情的機器人“朱爾斯”，其面部皮膚由特制固體膠制成，富有彈性，可模仿喜悅、悲傷和焦慮等10種表情。這項技術將有助于研制新一代能夠與人類互動的仿真機器人，如研制出陪護老年人或協助宇航員在太空作業的仿真機器人。
12月，英美多家計算機生產商共同的世界首臺個人超級計算機“泰斯塔”(Tesla)上市，運算速度比普通電腦快250倍。它采用最新的Nvidia圖像處理器，可以擁有與超級計算集群相當的同步計算性能。英國劍橋大學、牛津大學以及美國麻省理工學院的學生已經開始利用Tesla進行科學研究。它開啟了個人高性能計算的新領域，個人超級計算機將有可能走向普及。
日本：開發出利用毫米波實現大容量數據傳輸的新技術，首次將人腦的直觀活動圖像化。
陳超（本報駐日本記者）2008年1月，日本一研究小組開發出一種利用毫米波實現大容量數據傳輸的新技術，可使無線局域網的數據傳輸速度達到每秒3吉比特，能夠傳輸高清晰圖像。日本北海道大學則在1.6微米波長的LED上增加超導電極，首次將超導和光通信技術結合起來，成功開發出了實現“量子通信”必不可少的超導發光
二極管。對比發現，新型超導技術LED的發光強度是目前最亮LED的20倍。
6月，東芝開發新布線流程技術，它使設計人員在軟件幫助下，從設計階段就能預測不同布局對芯片上晶體管性能的影響，進而幫助合理安排晶體管的排列位置和間隔，使單位面積內能放置更多的晶體管。這項新技術將把現有的晶體管集成度極限再次提高。
11月，日本研究人員通過在“縮環■■銅復合體”兩側分別導入親水性側鏈和疏水性側鏈，開發出電子傳遞能力強、加工成形性能好的液晶性有機半導體，可用于生產有機薄膜太陽能電池和晶體管。
12月，日本國際電氣通信基礎技術研究所計算神經學實驗室發明一種新軟件，最終可能實現將夢境轉化為電腦圖像。在向受試者展示了“神經元”(neuron)6個字母后，通過跟蹤其大腦活動，在電腦屏幕上成功再現了這6個字母。這是世界上首次將人腦的直觀活動圖像化，探究了電子信號被俘獲和重建成圖像的方式。
法國：構建液體光纖，為改進復雜微流控光器件提供巨大理論與技術支持。
李釗（本報駐法國記者）2008年6月，國際互聯網名稱和編號分配公司(ICANN)第23屆年會在巴黎舉行，根據新提議，企業幾乎能以任何詞匯作為頂級域名的后綴，而不限于當前的.com、.org或.co.uk，只要字符數不超過64個，就可以任意使用作為域名后綴。新域名有望于2009年投入使用，有助于降低對域名資源枯竭的擔心。ICANN去年曾預測，最初的40億個IP地址資源中僅剩下17%%可用，而新地址資源也將于未來5年內耗盡。
7月，法國國家科研中心用直徑只有幾微米、強度小于1瓦特的極窄激光束照射液體，構建了長度達100個光柱直徑的液體光纖，為今后改進復雜微流控光器件提供了巨大理論與技術支持，對今后研制復雜形式的液體光柱、研究多液體光柱之間的相互作用，以及觀測液體光柱在橫向的表現具有重要意義。
俄羅斯：啟動新超級計算機，軟件外包產值位居世界第三。
張浩（本報駐俄羅斯記者）2008年2月，俄羅斯信息技術與通信部宣稱，俄羅斯的軟件外包產值達到15億美元，繼印度和中國之后位居世界第三。
3月，“SKIF”超級計算機在莫斯科大學啟動。其每秒能完成60萬億次浮點計算，是目前俄羅斯、東歐乃至獨聯體運算能力最強大的超級計算機，在全世界教育領域現有計算機中位居第七。
南非：大規模建設信息通訊基礎設施，電信成為增長最快的產業。
李學華（本報駐南非記者）南非是非洲大陸信息通訊技術開發的領頭羊，其信息通訊產品和服務位列世界第20位。南非政府重視信息通訊技術在經濟發展中的作用，電信業是南非經濟增長最快的產業。南非的移動電話用戶在2008年達到3500萬，預計到2013年將超過4200萬。
南非電信部推出的《2007年—2010年戰略計劃》規劃了未來幾年的發展重點，如爭取在電信領域的最大投資；確保南非的電信基礎設施強健可靠，以提供多層次的應用服務；通過與商業機構和社會團體合作，增加民眾對信息通訊技術的接觸、理解和使用，從而促進南非社會經濟發展等等。
為順利舉辦2010年世界杯足球賽，南非正在大規模建設信息通訊基礎設施。其中包括南起南非、北至蘇丹，連接23個非洲國家，總長度9900公里，帶寬達1.4TB每秒的東部非洲海底通訊系統；以及連接埃塞俄比亞、坦桑尼亞、肯尼亞、南非、莫桑比克、馬達加斯加六國和印度、歐洲，帶寬為1.28TB/秒，長達1.5萬公里的海底光纖通訊光纜系統。這兩個項目都將在2010年6月前完成，并為2010年足球世界杯提供寬帶
服務。項目建成后，將大大提高包括南非在內的非洲國家與外部世界的互連速度，并會顯著降低這些國家的寬帶連接費用。
此外，南非還在加緊研究便攜式數字視頻廣播技術的商業化應用，以用于2010年世界杯的轉播。根據南非政府的《數字廣播遷移戰略》，從2008年11月1日起，南非開始數字信號播出業務，用戶通過安裝機頂盒可以收看到數字電視節目，到2011年11月1日，南非將停止模擬信號播出，在此期間兩種模式將共存。
根據WorldWideWorx12月4日發表的最新統計報告，截止到2008年底，南非的固定因特網用戶數量達到450萬，比2007年增加12.5%，是2001年以來增長最快的一年。在接入方式方面，撥號上網用戶數從2004年的108萬
下降至2008年的70萬；寬帶用戶數量則從2007年的81.8萬上升至2008年的130.8萬，增加了60％，其中75萬采用無線方式上網，55.8萬則通過ADSL上網。另外，3G用戶數量也增加了50％。這些增長意味著南非的因特網服務正面臨一個大的轉折，即將進入高速增長期。預計南非因特網用戶2009年將增加13.3%，2010年將增加17.6%，到2013年，因特網用戶將達到840萬。而且，隨著海底光纜Seacom開通，南非的因特網帶寬將擴展40倍，從而擺脫網絡帶寬緊張的困擾，一個新的產業將在南非興起。
在信息技術研究方面，南非夸祖魯－納塔爾大學量子技術中心在光子加密技術應用研究方面取得重大進展，并成功地將該技術應用到南非德班市的一個由兩個診所、一個市政中心和一個消防站組成的小型網絡中，從而使德班成為南非第一個擁有量子網絡的城市。
2008年10月，IBM公司捐贈的超級計算機“藍色基因4”（BG4A）在開普敦南非高性能計算中心落戶，這臺超級計算機每秒可進行14萬億次運算，使南非擁有了非洲大陸目前最強大的計算處理能力。
韓國：信息社會基本建設日趨完善，光纖普及率居經合組織成員國之首。
邰舉（本報駐韓國記者）信息社會基本建設日趨完善，光纖普及率居經合組織成員國之首。而韓國行政安全部年內計劃將韓國寬帶網覆蓋率提高至99.8%。韓國電子政府服務在美國布魯金斯研究所的全球電子政府評比中第三年蟬聯冠軍。韓國主導的WiBro（移動WiMax）技術正
在走向世界。美國、烏玆別克斯坦、俄羅斯、沙特阿拉伯、巴西、委內瑞拉等國已開通移動WiMax商用服務，年內日本和立陶宛也將開通同樣服務。韓國開發的移動通信技術WiBEEM已被確定為國際標準，可望在數字化城市中發揮核心作用。韓國制式地面波數字多媒體廣播有望進入歐洲等市場。
在半導體領域，韓國研發出軟物質材料分子組合技術，有望更快實現半導體、太陽能電池、燃料電池等器件的納米化。
韓國科學家闡明了制造分子級存儲器所必須的自組裝單分子元件的切換原理，成功開發出比LED耗電量更低、發光速度更快的硅激光光源，以及使用碳納米管電極的新一代染料型薄膜太陽能電池。
2009年1月4日 星期日
2008年10月1日 星期三
2008年8月24日 星期日
新能源的明天有多美?
財匯資訊提供，摘自：證券時報2008 / 08 / 23 星期六 11:42
廉價石油的時代已一去不復返。
與上世紀70年代不同，新能源成本正隨著行業規模和技術進步而迅速降低。成本下去了，則再多的產品也不愁賣。基於這一點，再看看未來新能源的成長空間、新能源日益顯現的成本優勢，沒有理由不看好整個新能源產業。
而如何通過產業政策引導新能源行業朝積極健康的方向發展，是現階段面臨的重要問題。
從15世紀煤炭取代木柴，到20世紀石油取代煤炭，自工業革命以來，能源一直是社會經濟發展的原動力，每一次能源格局的演變都最終帶來了生產力的巨大進步和工業的革命。過去一個世紀，受益於化石能源的大規模使用，人類社會創造了盛況空前的文明。事實上，社會文明度、複雜度越高，維繫這樣的社會所需的能源使用量越多。
然而，化石能源不可再生，終將面臨消耗殆盡的窘境。在社會需求的拉動下，石油價格多次沖高。過去150年，石油價格此前曾有兩次接近或超過100美元/桶的高價。一次是石油剛剛大規模使用之初，其開採量有限，而用途範圍迅速擴大導致價格高漲；另一次是20世紀70年代，因中東戰爭和兩伊戰爭先後進行，推動國際油價達到34美元/桶的高價並維持半年，折合為現在的油價約為80美元/桶。最近一輪油價的上漲，從2003年的平均30美元/桶上漲到2008年7月超過140美元/桶。
上世紀70年代發生的石油危機，刺激起一輪包括太陽能和風能在內的新能源熱潮。幾十年過去，今天，人類又面臨了全新的、更嚴峻的能源危機，這個時候的新能源，處在怎樣的時勢和機遇中呢？
牛市在望
要瞭解新能源的未來，得先來看看傳統能源的今天。
目前的數據是，煤炭、石油、天然氣的全球儲量分別還夠使用的時間約41年、63年和147年。有個婦孺皆知的事實是，化石能源使用過程中會有大量污染物排放，給全世界帶來了以溫室效應為代表的巨大環境危機。
在能源和環境的巨大挑戰面前，世界各國就此達成了一個共識：目前的能源格局是不可持續的。在傳統能源不斷消減的情況下，我們認為，新能源行業牛市在望。
首先來看看全世界不同國家的新能源戰略。2007年初，歐盟提出新的可再生能源發展目標，到2020年，可再生能源消費要佔到全部能源消費的20%，可再生能源發電量佔到全部發電量的30%。
美國的加利福尼亞，2017年20%的電力將來自可再生能源(2002年已經達到12%)。日本的目標是，2010年光伏發電要達到483萬千瓦(2003年為88.7萬千瓦)。
拉丁美洲，2010年整個能源的10%要來自可再生能源；另外，澳大利亞、印度、巴西、中國等國也制定了明確的新能源發展目標。
不難看出，新能源行業是所有國家的所有行業中優先戰略性佈局的。近5年，全球太陽能發電業的增速、產量和規模都極具吸引力。太陽能發電業保持35%以上增速，預計未來10年仍能維持25-30%增速。2007全球太陽能電池產量約3000MW，我國產量約1000MW；預計到2010年，全球每年新增量將達8000MW，累計裝機可達28000MW。我國太陽能發電，預計大規模市場將於2011年左右打開。風電方面，2007年我國風電新增裝機296.17萬千瓦，累計達到556.17萬千瓦，分別同比增長121%、114%，增速第一，預計2008年底累計裝機將達1000萬千瓦，到2010年裝機容量可達約2000萬千瓦。截至2007年7月，全世界共有分佈在30個國家內的共435座商業運營的核電站，總裝機容量為3.7億千瓦，發電量約佔全世界總發電量的16%。我國目前共有11座反應堆共906.8萬千瓦的核電裝機容量，規劃到2020年，核電運行裝機容量將達到4000萬千瓦，在建容量1800萬千瓦，核電年發電量達到2600-2800億千瓦時。
當下油價已由最高約147美元下探到最近約113美元，新能源的發展步伐，是否會重新因油價回落而停止不前呢？
大量歷史經驗證明，推動油價上漲的中短期因素，是美元貶值和資本投機。額外需求的增長、開採成本的提升、國際政治集團利益博弈等，則是無法消除的中長期因素。
可以預期的是，廉價石油的時代已一去不復返。這決定了世界各國對於新能源將是長期扶持培養的態度。決定新能源行業能否壯大的更基本因素，即為新能源相對於傳統能源是否具有經濟上的可比性，即成本優勢。與上世紀70年代不同，新能源成本正隨著行業規模和技術進步而迅速降低。
從行業平均來看，核電是目前成本最低的新能源，風電其次，太陽能成本最高。
太陽能行業，大致上行業規模每增加一倍，則成本下降20%。1976年，太陽能電池高達100美元/瓦，而目前太陽能電池組件價格約3美元/瓦，度電成本約0.4美元。歐洲每千瓦時風電成本從1982年的13歐分，下降為去年4歐分左右，25年間風電成本下降約2.25倍。目前，我國風電成本約0.5元/度電。核電目前的成本約0.3元/度電，預計5年以後核電成本可降低至約0.25元/度電。
因各地能源成本不同，比如大型煤炭基地坑口附近，煤炭成本低至200元/噸，則發電成本約0.15元/度電。而廣東部分煤價高達1000元/噸，發電成本高達0.4元/度電。這樣，新能源成本更具比較優勢。
以廣東地區為例，最新數據是，發電企業上網電價全國平均0.39元/度，廣東地區燃煤標桿電價0.4792元/度。如果風力發電，全國平均成本僅0.5元/度，廣東地區風電價為0.689元/度。核電成本，取秦山二期上網電價0.414元/度，而具完全自主知識產權的高溫氣冷堆核電上網成本可降至0.3元/千瓦時。光伏發電，綜合考慮，發電成本約2.2元/度。
動態地看，若煤炭價格保持平均每年10%的漲幅，3年後廣東地區火電成本要漲到0.59元；而光伏發電3-5年後將降50%到1.1元/度電。目前廣東商業用電高峰價約1.0元/度，3年後將超過1.1元/度，這樣，3年後，核電就相對最具成本優勢。
「成本下去了，再多的產品也不愁賣」。基於這一點，再看看未來新能源的成長空間、新能源日益顯現的成本優勢，沒有理由不看好整個新能源產業。
行業格局
目前新能源行業發展已經形成了幾大主要子行業，在子行業中又主要集中在幾大主要產品和焦點問題中。
首先關注太陽能電池行業。該電池業主要分為晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池。其中，晶體硅太陽能電池分為單晶硅電池和多晶硅電池，它們都採用高純度硅材料，99.9999%純度以上。薄膜太陽能電池主要包括非晶硅薄膜電池、CIS電池、CdTe(碲化鎘)電池。
其中，晶體硅太陽能電池轉化效率為15-20%，佔據太陽能電池市場超過90%的份額。進入壁壘最高的環節為太陽能級高純多晶硅(6N)原料生產，因其製造過程資金密集、技術密集、高耗能、回收週期長，之前一直被國際上幾大廠家壟斷。越往行業下游，技術壁壘越低。
其次是風電行業。目前，風機市場規模迅速增長，呈供不應求局面。風機製造商間技術和規模之爭更激烈。國內風電機組製造商約40家，大致分四類。產業化落實較好，已具備大批量生產能力的風電機組製造企業，如金風科技、大連華銳等企業；已試製出樣機或已具備小批量生產能力的企業，如保定惠德風電、上海電氣風電等；正開展樣機試制或整機設計，產業化有待進一步落實的，如重慶海裝、瑞能北方等19家。第四，已有成熟設計製造技術，正在國內建造總裝或部件企業的國外獨資企業，如GE(瀋陽)有限公司、Game－sa風電(天津)有限公司等。
國內龍頭金風科技的市場份額從2006年的33.4%下降為2007年的25.1%，而風機新銳大連華銳的市場份額迅速增長，從2006年的5.6%增加到2007年的20.6%，成為2007年國內風機市場最大的贏家，這兩個數據充分體現了當下風電機組製造商的競爭之勢。
核電行業方面，我國目前可生產具有自主知識產權的30萬千瓦級壓水堆核電機組成套設備，國產化率超過80%。目前核電設備製造力量相對集中的企業不少，如上海電氣、東方電氣、哈電集團為代表的核電設備製造企業，已初步形成核島、常規島、核電專用材料、泵閥等輔助設備、控制系統和儀表設備等的產業鏈體系。市場份額方面，核電常規島設備的市場競爭分為三大聯合體：哈電和GE結成投標聯合體、東方電氣和阿爾斯通結成投標聯合體、上海電氣和西門子組成投標聯合體。核島部分，第三代核電自主化的主要依托項目「三門」一號機組及「海陽」一號機組的反應堆壓力容器和蒸汽發生器，是由西屋公司提供的，但我國首台自主品牌的核島設備競爭格局尚不明確。
多晶硅非晶硅誰強
大家都關注一個問題：過去一段時間，多晶硅行業保持暴利，這種暴利還有多久呢？
多晶硅價格從2003年以來步入上升通道，已從最初的30美元/公斤漲至430美元/公斤。價格大漲，源於多晶硅行業壁壘極高。暴利吸引了眾多參與者，但多晶硅價格終將返璞歸真。多晶硅暴利或將延續到2010年，價格則從2009年中旬可望步入下降通道。
因多晶硅價格暴漲，傳統七大廠和國際國內諸多新進入者正積極擴充產能。我國目前湧現大量多晶硅在建擬建產能，據最新數據，目前國內規劃的產能高達8.8萬噸，目前在建產能約4.4萬噸，預計我國2008年至2010年的多晶硅產量約4000噸、10000噸、30000噸。
目前多晶硅行業一個顯著的特點，就是新建的千噸級項目投產時間大為縮短。這意味著今後一旦多晶硅供不應求，行業產能將能很快跟上，多晶硅的週期長度將迅速縮短。到2010年以後，多晶硅的供給開始大於需求。供應增大，則需求的缺口會從2009年開始縮小，這是我們預計2009年初多晶硅價格將步入下行通道的依據。
而在太陽能電池子行業中，非晶硅薄膜太陽能電池是目前發展速度最快的。因它是將非晶態硅沉積在導電玻璃上製作而成，其轉化效率約5-8%，成本低廉。2007年行業增速約120%，預計未來3年內年均增速將高達100%。
業內之前曾對非晶硅薄膜太陽能電池持有疑慮，主要在於其電池轉化效率較低(5-9%)，而且衰減特別快，使用壽命只有2-3年。但目前主流的非晶硅薄膜電池設計壽命為20年以上，這使得非晶硅薄膜電池成為目前最被看好的薄膜電池技術之一。從經濟和技術方面綜合來看，非晶硅薄膜太陽能電池有成本低、能量返回期短、適合流水化生產、高溫性能好、弱光性能好等諸多優勢。
非晶硅薄膜硅電池在民用具有廣闊的應用前景：用薄膜太陽能電池作玻璃幕牆可以使建築物能源自給自足，且整體性好、美觀。薄膜電池每天工作時間可超過8個小時，遠高於晶硅電池的4個小時。總的算下來，非晶硅薄膜電池發電能力還要略勝於相同功率的晶硅電池，這對於大規模並網發電非常有利。另外，薄膜硅電池和發光二極管(LED)的結合，開創了無源照明的新紀元，其對於照明領域的革命性意義值得看好。
CdTe薄膜太陽能電池的轉化效率約10%，由於Cd為有毒金屬，CdTe電池面臨廢物回收的問題，因規模化受一定影響，其對於未來光伏行業格局的影響勢必有限。CIS薄膜太陽能電池為採用銅、銦、錫化合物製作的一種薄膜電池，轉化效率在11%左右(最近美國能源部的實驗室CIS電池轉換效率高達19.9%)。因其兼具高光電效率及低材料成本兩大優勢，我們看好其長期未來的發展潛力。
發展迷局
在我國新能源已獲得長足發展下，如何通過產業政策引導新能源行業向積極健康的方向發展，是現階段面臨的重要問題。
從太陽能行業來看，該行業90%的原材料和市場在國外，行業的發展和盈利狀況在很大程度上受到歐美各國對於光伏的扶持政策。而中長期來看，當光伏以更大規模進入能源格局的時候，我國光伏產業勢必面臨發達國家扶持政策發生調整的風險，光伏行業要真正得到壯大，國內市場必須要盡快啟動。
此外，我國目前缺乏關於光伏上網電價的明確政策，從個體案例來看，近期發改委核定的上海崇明島前衛村光伏上網電價為4.0元/千瓦時。顯然這樣的電價還無法和傳統能源相比，而且面對這樣的電價，大規模補助太陽能發電的財政政策出台的可能性較小。我們判斷，國內光伏市場的啟動將在2011年以後，屆時光伏發電的成本已降至約1元/度電，且國內實質性的光伏扶持政策也有望出台。
目前風電定價制度，是發展風電產業中最不和諧的聲音，這種扭曲的定價機制，並不利於風電的盈利。發改委從2003年開始推行風電特許權開發方式，通過招投標確定風電開發商和上網電價，並與電網公司簽訂收購風電協議，保證風電上網，多年來，中標者都是報價最低方，每度僅在0.38元到0.52元間，但我們認為，以這個價格賣電多半虧損，合理價應在0.55-0.6元左右。
因此，盈利是風電產業的最大難題。即便在有國家補貼的情況下，全國大大小小一百多個風電廠中，盈利的並不多；而任何新能源，如果不能解決盈利問題，就無法被普及。雖然對於這個虧本買賣，諸多國企還是趨之若鶩。《可再生能源法》規定，2010年可再生能源量至少佔全國能源消費總量5%，身肩達標任務的國有電力公司紛紛「跑馬圈風」，不顧盈利。但是政策驅動始終不如經濟驅動，更能從根本上利好風電產業的發展。
近日國家剛出台《風力發電設備產業化專項資金管理暫行辦法》，對滿足支持條件的風電設備生產製造企業的首50颱風電機組，中央財政將按600元/千瓦的標準予以補助，其中整機製造企業和關鍵零部件製造企業各佔50%，各關鍵零部件製造企業補助金額原則上按照成本比例確定，重點向變流器和軸承企業傾斜。我們認為，這顯示了國家對於風電產業的日益重視，但如果從根源上來講，理順風電電價機制才是發展風電產業的關鍵所在。
廉價石油的時代已一去不復返。
與上世紀70年代不同，新能源成本正隨著行業規模和技術進步而迅速降低。成本下去了，則再多的產品也不愁賣。基於這一點，再看看未來新能源的成長空間、新能源日益顯現的成本優勢，沒有理由不看好整個新能源產業。
而如何通過產業政策引導新能源行業朝積極健康的方向發展，是現階段面臨的重要問題。
從15世紀煤炭取代木柴，到20世紀石油取代煤炭，自工業革命以來，能源一直是社會經濟發展的原動力，每一次能源格局的演變都最終帶來了生產力的巨大進步和工業的革命。過去一個世紀，受益於化石能源的大規模使用，人類社會創造了盛況空前的文明。事實上，社會文明度、複雜度越高，維繫這樣的社會所需的能源使用量越多。
然而，化石能源不可再生，終將面臨消耗殆盡的窘境。在社會需求的拉動下，石油價格多次沖高。過去150年，石油價格此前曾有兩次接近或超過100美元/桶的高價。一次是石油剛剛大規模使用之初，其開採量有限，而用途範圍迅速擴大導致價格高漲；另一次是20世紀70年代，因中東戰爭和兩伊戰爭先後進行，推動國際油價達到34美元/桶的高價並維持半年，折合為現在的油價約為80美元/桶。最近一輪油價的上漲，從2003年的平均30美元/桶上漲到2008年7月超過140美元/桶。
上世紀70年代發生的石油危機，刺激起一輪包括太陽能和風能在內的新能源熱潮。幾十年過去，今天，人類又面臨了全新的、更嚴峻的能源危機，這個時候的新能源，處在怎樣的時勢和機遇中呢？
牛市在望
要瞭解新能源的未來，得先來看看傳統能源的今天。
目前的數據是，煤炭、石油、天然氣的全球儲量分別還夠使用的時間約41年、63年和147年。有個婦孺皆知的事實是，化石能源使用過程中會有大量污染物排放，給全世界帶來了以溫室效應為代表的巨大環境危機。
在能源和環境的巨大挑戰面前，世界各國就此達成了一個共識：目前的能源格局是不可持續的。在傳統能源不斷消減的情況下，我們認為，新能源行業牛市在望。
首先來看看全世界不同國家的新能源戰略。2007年初，歐盟提出新的可再生能源發展目標，到2020年，可再生能源消費要佔到全部能源消費的20%，可再生能源發電量佔到全部發電量的30%。
美國的加利福尼亞，2017年20%的電力將來自可再生能源(2002年已經達到12%)。日本的目標是，2010年光伏發電要達到483萬千瓦(2003年為88.7萬千瓦)。
拉丁美洲，2010年整個能源的10%要來自可再生能源；另外，澳大利亞、印度、巴西、中國等國也制定了明確的新能源發展目標。
不難看出，新能源行業是所有國家的所有行業中優先戰略性佈局的。近5年，全球太陽能發電業的增速、產量和規模都極具吸引力。太陽能發電業保持35%以上增速，預計未來10年仍能維持25-30%增速。2007全球太陽能電池產量約3000MW，我國產量約1000MW；預計到2010年，全球每年新增量將達8000MW，累計裝機可達28000MW。我國太陽能發電，預計大規模市場將於2011年左右打開。風電方面，2007年我國風電新增裝機296.17萬千瓦，累計達到556.17萬千瓦，分別同比增長121%、114%，增速第一，預計2008年底累計裝機將達1000萬千瓦，到2010年裝機容量可達約2000萬千瓦。截至2007年7月，全世界共有分佈在30個國家內的共435座商業運營的核電站，總裝機容量為3.7億千瓦，發電量約佔全世界總發電量的16%。我國目前共有11座反應堆共906.8萬千瓦的核電裝機容量，規劃到2020年，核電運行裝機容量將達到4000萬千瓦，在建容量1800萬千瓦，核電年發電量達到2600-2800億千瓦時。
當下油價已由最高約147美元下探到最近約113美元，新能源的發展步伐，是否會重新因油價回落而停止不前呢？
大量歷史經驗證明，推動油價上漲的中短期因素，是美元貶值和資本投機。額外需求的增長、開採成本的提升、國際政治集團利益博弈等，則是無法消除的中長期因素。
可以預期的是，廉價石油的時代已一去不復返。這決定了世界各國對於新能源將是長期扶持培養的態度。決定新能源行業能否壯大的更基本因素，即為新能源相對於傳統能源是否具有經濟上的可比性，即成本優勢。與上世紀70年代不同，新能源成本正隨著行業規模和技術進步而迅速降低。
從行業平均來看，核電是目前成本最低的新能源，風電其次，太陽能成本最高。
太陽能行業，大致上行業規模每增加一倍，則成本下降20%。1976年，太陽能電池高達100美元/瓦，而目前太陽能電池組件價格約3美元/瓦，度電成本約0.4美元。歐洲每千瓦時風電成本從1982年的13歐分，下降為去年4歐分左右，25年間風電成本下降約2.25倍。目前，我國風電成本約0.5元/度電。核電目前的成本約0.3元/度電，預計5年以後核電成本可降低至約0.25元/度電。
因各地能源成本不同，比如大型煤炭基地坑口附近，煤炭成本低至200元/噸，則發電成本約0.15元/度電。而廣東部分煤價高達1000元/噸，發電成本高達0.4元/度電。這樣，新能源成本更具比較優勢。
以廣東地區為例，最新數據是，發電企業上網電價全國平均0.39元/度，廣東地區燃煤標桿電價0.4792元/度。如果風力發電，全國平均成本僅0.5元/度，廣東地區風電價為0.689元/度。核電成本，取秦山二期上網電價0.414元/度，而具完全自主知識產權的高溫氣冷堆核電上網成本可降至0.3元/千瓦時。光伏發電，綜合考慮，發電成本約2.2元/度。
動態地看，若煤炭價格保持平均每年10%的漲幅，3年後廣東地區火電成本要漲到0.59元；而光伏發電3-5年後將降50%到1.1元/度電。目前廣東商業用電高峰價約1.0元/度，3年後將超過1.1元/度，這樣，3年後，核電就相對最具成本優勢。
「成本下去了，再多的產品也不愁賣」。基於這一點，再看看未來新能源的成長空間、新能源日益顯現的成本優勢，沒有理由不看好整個新能源產業。
行業格局
目前新能源行業發展已經形成了幾大主要子行業，在子行業中又主要集中在幾大主要產品和焦點問題中。
首先關注太陽能電池行業。該電池業主要分為晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池。其中，晶體硅太陽能電池分為單晶硅電池和多晶硅電池，它們都採用高純度硅材料，99.9999%純度以上。薄膜太陽能電池主要包括非晶硅薄膜電池、CIS電池、CdTe(碲化鎘)電池。
其中，晶體硅太陽能電池轉化效率為15-20%，佔據太陽能電池市場超過90%的份額。進入壁壘最高的環節為太陽能級高純多晶硅(6N)原料生產，因其製造過程資金密集、技術密集、高耗能、回收週期長，之前一直被國際上幾大廠家壟斷。越往行業下游，技術壁壘越低。
其次是風電行業。目前，風機市場規模迅速增長，呈供不應求局面。風機製造商間技術和規模之爭更激烈。國內風電機組製造商約40家，大致分四類。產業化落實較好，已具備大批量生產能力的風電機組製造企業，如金風科技、大連華銳等企業；已試製出樣機或已具備小批量生產能力的企業，如保定惠德風電、上海電氣風電等；正開展樣機試制或整機設計，產業化有待進一步落實的，如重慶海裝、瑞能北方等19家。第四，已有成熟設計製造技術，正在國內建造總裝或部件企業的國外獨資企業，如GE(瀋陽)有限公司、Game－sa風電(天津)有限公司等。
國內龍頭金風科技的市場份額從2006年的33.4%下降為2007年的25.1%，而風機新銳大連華銳的市場份額迅速增長，從2006年的5.6%增加到2007年的20.6%，成為2007年國內風機市場最大的贏家，這兩個數據充分體現了當下風電機組製造商的競爭之勢。
核電行業方面，我國目前可生產具有自主知識產權的30萬千瓦級壓水堆核電機組成套設備，國產化率超過80%。目前核電設備製造力量相對集中的企業不少，如上海電氣、東方電氣、哈電集團為代表的核電設備製造企業，已初步形成核島、常規島、核電專用材料、泵閥等輔助設備、控制系統和儀表設備等的產業鏈體系。市場份額方面，核電常規島設備的市場競爭分為三大聯合體：哈電和GE結成投標聯合體、東方電氣和阿爾斯通結成投標聯合體、上海電氣和西門子組成投標聯合體。核島部分，第三代核電自主化的主要依托項目「三門」一號機組及「海陽」一號機組的反應堆壓力容器和蒸汽發生器，是由西屋公司提供的，但我國首台自主品牌的核島設備競爭格局尚不明確。
多晶硅非晶硅誰強
大家都關注一個問題：過去一段時間，多晶硅行業保持暴利，這種暴利還有多久呢？
多晶硅價格從2003年以來步入上升通道，已從最初的30美元/公斤漲至430美元/公斤。價格大漲，源於多晶硅行業壁壘極高。暴利吸引了眾多參與者，但多晶硅價格終將返璞歸真。多晶硅暴利或將延續到2010年，價格則從2009年中旬可望步入下降通道。
因多晶硅價格暴漲，傳統七大廠和國際國內諸多新進入者正積極擴充產能。我國目前湧現大量多晶硅在建擬建產能，據最新數據，目前國內規劃的產能高達8.8萬噸，目前在建產能約4.4萬噸，預計我國2008年至2010年的多晶硅產量約4000噸、10000噸、30000噸。
目前多晶硅行業一個顯著的特點，就是新建的千噸級項目投產時間大為縮短。這意味著今後一旦多晶硅供不應求，行業產能將能很快跟上，多晶硅的週期長度將迅速縮短。到2010年以後，多晶硅的供給開始大於需求。供應增大，則需求的缺口會從2009年開始縮小，這是我們預計2009年初多晶硅價格將步入下行通道的依據。
而在太陽能電池子行業中，非晶硅薄膜太陽能電池是目前發展速度最快的。因它是將非晶態硅沉積在導電玻璃上製作而成，其轉化效率約5-8%，成本低廉。2007年行業增速約120%，預計未來3年內年均增速將高達100%。
業內之前曾對非晶硅薄膜太陽能電池持有疑慮，主要在於其電池轉化效率較低(5-9%)，而且衰減特別快，使用壽命只有2-3年。但目前主流的非晶硅薄膜電池設計壽命為20年以上，這使得非晶硅薄膜電池成為目前最被看好的薄膜電池技術之一。從經濟和技術方面綜合來看，非晶硅薄膜太陽能電池有成本低、能量返回期短、適合流水化生產、高溫性能好、弱光性能好等諸多優勢。
非晶硅薄膜硅電池在民用具有廣闊的應用前景：用薄膜太陽能電池作玻璃幕牆可以使建築物能源自給自足，且整體性好、美觀。薄膜電池每天工作時間可超過8個小時，遠高於晶硅電池的4個小時。總的算下來，非晶硅薄膜電池發電能力還要略勝於相同功率的晶硅電池，這對於大規模並網發電非常有利。另外，薄膜硅電池和發光二極管(LED)的結合，開創了無源照明的新紀元，其對於照明領域的革命性意義值得看好。
CdTe薄膜太陽能電池的轉化效率約10%，由於Cd為有毒金屬，CdTe電池面臨廢物回收的問題，因規模化受一定影響，其對於未來光伏行業格局的影響勢必有限。CIS薄膜太陽能電池為採用銅、銦、錫化合物製作的一種薄膜電池，轉化效率在11%左右(最近美國能源部的實驗室CIS電池轉換效率高達19.9%)。因其兼具高光電效率及低材料成本兩大優勢，我們看好其長期未來的發展潛力。
發展迷局
在我國新能源已獲得長足發展下，如何通過產業政策引導新能源行業向積極健康的方向發展，是現階段面臨的重要問題。
從太陽能行業來看，該行業90%的原材料和市場在國外，行業的發展和盈利狀況在很大程度上受到歐美各國對於光伏的扶持政策。而中長期來看，當光伏以更大規模進入能源格局的時候，我國光伏產業勢必面臨發達國家扶持政策發生調整的風險，光伏行業要真正得到壯大，國內市場必須要盡快啟動。
此外，我國目前缺乏關於光伏上網電價的明確政策，從個體案例來看，近期發改委核定的上海崇明島前衛村光伏上網電價為4.0元/千瓦時。顯然這樣的電價還無法和傳統能源相比，而且面對這樣的電價，大規模補助太陽能發電的財政政策出台的可能性較小。我們判斷，國內光伏市場的啟動將在2011年以後，屆時光伏發電的成本已降至約1元/度電，且國內實質性的光伏扶持政策也有望出台。
目前風電定價制度，是發展風電產業中最不和諧的聲音，這種扭曲的定價機制，並不利於風電的盈利。發改委從2003年開始推行風電特許權開發方式，通過招投標確定風電開發商和上網電價，並與電網公司簽訂收購風電協議，保證風電上網，多年來，中標者都是報價最低方，每度僅在0.38元到0.52元間，但我們認為，以這個價格賣電多半虧損，合理價應在0.55-0.6元左右。
因此，盈利是風電產業的最大難題。即便在有國家補貼的情況下，全國大大小小一百多個風電廠中，盈利的並不多；而任何新能源，如果不能解決盈利問題，就無法被普及。雖然對於這個虧本買賣，諸多國企還是趨之若鶩。《可再生能源法》規定，2010年可再生能源量至少佔全國能源消費總量5%，身肩達標任務的國有電力公司紛紛「跑馬圈風」，不顧盈利。但是政策驅動始終不如經濟驅動，更能從根本上利好風電產業的發展。
近日國家剛出台《風力發電設備產業化專項資金管理暫行辦法》，對滿足支持條件的風電設備生產製造企業的首50颱風電機組，中央財政將按600元/千瓦的標準予以補助，其中整機製造企業和關鍵零部件製造企業各佔50%，各關鍵零部件製造企業補助金額原則上按照成本比例確定，重點向變流器和軸承企業傾斜。我們認為，這顯示了國家對於風電產業的日益重視，但如果從根源上來講，理順風電電價機制才是發展風電產業的關鍵所在。
鉅亨看世界－晴時多雲
2008 / 08 / 22 星期五 18:00 林佳萱
財經周刊《Barron's》最近報導，目前太陽能股出現左右為難的場面。由於油價仍維持在高檔，不需要看人臉色的太陽能產業正值市場主流，但僅管長期看好，短期包括國家政策走向、原料供應波動，變數還是相當多。
陽光免錢，幾乎沒有特殊限制，不產生溫室氣體，不被獨佔，不用花大錢探勘，沒有阿拉伯酋長、委內瑞拉總統Hugo Chavez或伊朗總統Mahmoud Ahmadinejad這種能源梟雄霸著場子頤指氣使，各種好處都擊敗了化石燃料。由於這些都快成真，現在市場上太陽能股票夯到不行，公開交易燒得火燙燙。
市場看好的人認為，美國在10年到15年內可以透過太陽能自行產生 10%的電力，甚至更樂觀者指出，去年出版的資料顯示美國在2050年就可以自己靠太陽能供應國內 69%的電力需求。
投資人的血汗錢可不能賭到2050年，現在大家都對 9月之後到2009年的行情浮現擔憂。短期內太陽能產業面臨麻煩的情況：美國政府對關鍵部門的補貼政策態度搖擺，大部分太陽能電池的原料矽晶圓（polysilicon）又價格下跌。如果打算長期投資而且資產配置得宜，的確有可能賺大錢，但不確定因素仍然存在。
2005年 9月19日《Barron's》曾經專文探討過太陽能產業的挑戰，現在產業前景又比當時的變數更多。當時被點名的幾支股票後來大漲 3倍，可是現在想獲得如此亮眼的收益就不那麼容易了。然而無論如何，太陽能族群還是充滿潛力。
歷史上把太陽能轉換為電的構想行之有年，1950年貝爾實驗室就已經開始著手開發太陽能電池，不過，以往都只認為太陽能還在實驗階段，沒什麼人敢想像太陽能有一天會成為石油的強勁競爭對手，至今生產的電量還不到全球用電的1%。
商機也因此顯得十分誘人：一個幾乎未開發的 1兆美元市場。 Collins Stewart投資公司太陽能產業分析師Dan Ries表示：「投資太陽能的基本邏輯─如果價格能夠壓到合理水準，那麼需求量會大到非常非常驚人。一旦太陽能比其他能源更便宜，需求會超過這整個產業能提供的 100倍。」
綠能科技創投企業都非常看好太陽能產業，根據 Cleantech公司的研究，2007年有超過10億美元的資金投入太陽能新興企業，而且銀彈持續源源不絕，2008年才剛過一半，創投公司的資金已經又匯入10億美元。原因很明顯：當一個經濟體要從倚賴煤、石油或天然氣轉換到太陽能時，鉅額獲利潛藏其中。
關鍵點是「價格等位」（Grid Parity） ，意思是太陽能發電的成本要和購買傳統電力的費用打平，現在還未達到這個水準。不過，目前太陽能發電的價格已經有部分競爭能力，特別是在發電高成本地區的用電尖峰時刻（如正值 8月炎夏的夏威夷、南加州）。
以樂觀的角度來看，2010年可以達到「價格等位」（雖然以2012年為時間表可能比較實際），總之要看化石燃料的價格變動如何─假設煤和天然氣價格走高，「價格等位」就會早一點達成。
但投資人必須銘記在心，光是太陽能無法完全地取代化石燃料。晚上沒有陽光，而且儲存白晝多餘太陽能的技術還有瓶頸尚未突破。
太陽能產業目前仍然快速膨脹。Citibank（花旗銀行）的分析師Timothy Arcuri表示，今年全球太陽能光電（photovoltaic；PV）設備的發電量大幅成長 45%達到39億瓦，而預估2012年會再成長到 151億瓦。
是什麼動力驅策發電量陡增呢？《Barron's》文章指出，在「價格等位」還沒發生之前，太陽能產業還有賴美國政府的扶持和幫助。
目前全球兩個最大的太陽能市場在德國與西班牙，2008年這兩國總計貢獻了全球太陽能光電發電量的 66%。而這兩國都有實行「強制光伏上網電價（feed-in tariff)」政策，要求電力公司以 2倍於市場水準的價格支付給太陽能發電者。
其實德國全年光照和常下雨的美國西北部差不多，但德國卻擁有幾家全球最大的太陽能電池公司，這都要感謝德國納稅人願意接受政府扶持太陽能產業的方針。
想避免全球暖化，同時也脫離依賴外國石油進口，開發太陽能是很不錯的選擇，但是扶持太陽能產業必須要國庫在背後支援，必須要全國的納稅人點頭同意，這點相當容易受政治力影響。而現在全球太陽能產業必須解決兩個關鍵問題。
其中一個，是美國國會今年再度試圖通過延長清潔能源的經濟補助法案（原本的補助到今年年底到期），可以提供太陽能發電設備 30%的稅務減免，但不幸失敗。一般認為對太陽能產業的補助之後仍會持續，然而必須等待新總統就任後才有可能進行。這段空窗期內，美國太陽能發電恐怕要停擺。
另外一個問題則在西班牙，因為安裝量過多，西班牙政府政打算降低補助方案。未來幾個星期，西班牙的太陽能發電者不再能拿到像以往那麼多的售電利潤。由於該國財政赤字壓迫，西班牙將比預期更快削減對太陽能發電的扶持上限。如此可能讓進軍西班牙市場的太陽能公司安裝量減少許多。
這個消息一傳出，對全球太陽能股票都是利空，許多個股從 6月初起已經下挫了超過 20%。
7月中太陽能個股又遭到一次重擊：有報導指出，西班牙將大幅降低限制今年太陽能產業的收購電量，此舉在美國許多州都產生連鎖效應，認為「補貼太慷慨」而應該刪減的聲音不斷傳出，《紐約時報》日前報導，紐約、科羅拉多、馬里蘭以及紐澤西都考慮要降低補助。
Merrill Lynch（美林）的分析師Mark Heller也在七月底一份報告中警告，看好太陽能產業的人恐怕要謹慎一點， 2007-2008年太陽能產業不見得比1998年網路公司集到更多資金。
Warns Heller表示，「現在存在一個問題，就是這些公司眼中只想著技術的長期獲利前景，完全忘了考慮中期的風險。這些中期風險例如充足的補貼沒有持續，以至於無法在太陽能發電成本還壓不下來時刺激需求。」
補貼之所以重要的原因，在於太陽能電池、模組及系統仍然很貴。某種程度而言，像西班牙那種地方有強大的太陽能需求，是人為補貼刺激出來的。
另外矽晶圓始終長期缺料，最近幾個月矽晶圓的現貨價格甚至高達每公斤 450美元之譜，跟幾年前每公斤不到 100元根本不能比。分析師Dan Ries表示，當矽晶圓價格拉到每公斤 250美元，生產矽晶圓實在非常有賺頭，因為實際生產生本每公斤不到30美元。
因此矽晶圓生產商被餵得飽飽的，像是MEMC Electronic Materials（WFR-US)、Wacker Chemie（WCH-DE），還有新加入搶食大餅的韓商 DC Chemical（010060-KR)，這些公司今年獲利會比去年多上 3倍。
MEMC自從2005年被《Barron's》點名看好之後股價上揚 3倍，但最近的股價比去年高點還要差，因為投資人看到矽晶圓市場一陣混亂：預計2009年將會有大量矽晶圓供應湧現，價格將會暴跌，說不定幾年之後矽晶圓價格又會滑落為每公斤 100美元以下。
自從矽晶圓變成太陽能電池價格的單一關鍵因素後，矽晶圓供應量大增應該會讓太陽能電池、模組及系統價格便宜很多。事實上，2012年的合約價已經遠低於現在的價格。
但這並非完全是太陽能公司的利多，Friedman Billings Ramsey分析師Mehdi Hosseini在最近的報告中主張，太陽能產業在2009年有能力生產90億瓦的太陽能電池，然而就算最好的情況下，需求也不會超過65億瓦。他預期價格會垂直滑落。
當價格下滑，太陽能產業的經濟結構會改變，政府補貼會消失。雖然太陽能電池製造商很努力想提高太陽能發電功率，但太陽能電池最後會變成一種「日用品商品」。市場將會發現，雖然太陽能設備顯現強勁的成長力道，但本益比卻沒有想像中高，與其說像Google或 Apple，還不如說像硬碟製造商 Seagate或記憶體製造商Micron。
投資人該怎麼辦呢？
加州投資銀行Boucher-Lensch的分析師 Charles Boucher建議，投資人好好抓住垂直整合的企業，比較不容易受到產業中任何單一原件成本波動的影響。因此，他認為製造產業中最高效率電池的公司SunPower(SPWR-US）不錯。從2005年首次公開募股到現在，該公司股票已經上漲180%。
他也很欣賞各國太陽能公司，包括Canadian Solar（CSIQ-US)、中國無錫尚德(STP-US)、天威英利(YGE-US)。如果一定要買美國企業，Akeena Solar(AKNS-US）是不錯的選擇，雖然美國國會沒有通過稅務補貼對該公司影響甚鉅。
Lehman分析師 Vishal Shah則決定反向操作購買MEMC的股票，他認為這支個股已經在矽晶圓價格滑落的情況下超跌。另外他也青睞First Solar（FSLR-US）這支目前企業規模最大且表現強勢的股票，這家公司不用矽晶圓來製造太陽能電池，而是全球唯一採碲化鎘（Cadmium. Telluride, CdTe）─下一代薄膜太陽能電池的公司。
可是分析師Dan Ries持不同看法： First Solar電池單位電力成本遠比其他矽晶圓電池的競爭對手低，那是因為以目前的矽晶圓高昂價格，「這是一場不公平的戰爭」，如果矽晶圓的價格滑落到每公斤70美元，「就輪到 First Solar這家公司坐立難安了」。
Vishal Shah 跟Dan Ries都很看好中國無錫尚德，這家中國最大太陽能企業在太陽能模組製造成本上有相當強的競爭優勢。
Vishal Shah 認為，生產太陽能電池的JA Solar(JASO-US）在沒有集資的情況下，產能可能會加倍。因為西班牙降低電量收購上限，他對以下企業的股票比較不看好，包括Canadian Solar、Solarfun Power（SOLF-US)、天威英利。不過他表示，如果西班牙補貼削減的幅度比想像中少，那這些個股可能會再反彈 50%。
雖然短期變數相當多，投資人最好還是把眼光放長遠來看。不過，至少當石油通通用完時，太陽還會存活50億年。
財經周刊《Barron's》最近報導，目前太陽能股出現左右為難的場面。由於油價仍維持在高檔，不需要看人臉色的太陽能產業正值市場主流，但僅管長期看好，短期包括國家政策走向、原料供應波動，變數還是相當多。
陽光免錢，幾乎沒有特殊限制，不產生溫室氣體，不被獨佔，不用花大錢探勘，沒有阿拉伯酋長、委內瑞拉總統Hugo Chavez或伊朗總統Mahmoud Ahmadinejad這種能源梟雄霸著場子頤指氣使，各種好處都擊敗了化石燃料。由於這些都快成真，現在市場上太陽能股票夯到不行，公開交易燒得火燙燙。
市場看好的人認為，美國在10年到15年內可以透過太陽能自行產生 10%的電力，甚至更樂觀者指出，去年出版的資料顯示美國在2050年就可以自己靠太陽能供應國內 69%的電力需求。
投資人的血汗錢可不能賭到2050年，現在大家都對 9月之後到2009年的行情浮現擔憂。短期內太陽能產業面臨麻煩的情況：美國政府對關鍵部門的補貼政策態度搖擺，大部分太陽能電池的原料矽晶圓（polysilicon）又價格下跌。如果打算長期投資而且資產配置得宜，的確有可能賺大錢，但不確定因素仍然存在。
2005年 9月19日《Barron's》曾經專文探討過太陽能產業的挑戰，現在產業前景又比當時的變數更多。當時被點名的幾支股票後來大漲 3倍，可是現在想獲得如此亮眼的收益就不那麼容易了。然而無論如何，太陽能族群還是充滿潛力。
歷史上把太陽能轉換為電的構想行之有年，1950年貝爾實驗室就已經開始著手開發太陽能電池，不過，以往都只認為太陽能還在實驗階段，沒什麼人敢想像太陽能有一天會成為石油的強勁競爭對手，至今生產的電量還不到全球用電的1%。
商機也因此顯得十分誘人：一個幾乎未開發的 1兆美元市場。 Collins Stewart投資公司太陽能產業分析師Dan Ries表示：「投資太陽能的基本邏輯─如果價格能夠壓到合理水準，那麼需求量會大到非常非常驚人。一旦太陽能比其他能源更便宜，需求會超過這整個產業能提供的 100倍。」
綠能科技創投企業都非常看好太陽能產業，根據 Cleantech公司的研究，2007年有超過10億美元的資金投入太陽能新興企業，而且銀彈持續源源不絕，2008年才剛過一半，創投公司的資金已經又匯入10億美元。原因很明顯：當一個經濟體要從倚賴煤、石油或天然氣轉換到太陽能時，鉅額獲利潛藏其中。
關鍵點是「價格等位」（Grid Parity） ，意思是太陽能發電的成本要和購買傳統電力的費用打平，現在還未達到這個水準。不過，目前太陽能發電的價格已經有部分競爭能力，特別是在發電高成本地區的用電尖峰時刻（如正值 8月炎夏的夏威夷、南加州）。
以樂觀的角度來看，2010年可以達到「價格等位」（雖然以2012年為時間表可能比較實際），總之要看化石燃料的價格變動如何─假設煤和天然氣價格走高，「價格等位」就會早一點達成。
但投資人必須銘記在心，光是太陽能無法完全地取代化石燃料。晚上沒有陽光，而且儲存白晝多餘太陽能的技術還有瓶頸尚未突破。
太陽能產業目前仍然快速膨脹。Citibank（花旗銀行）的分析師Timothy Arcuri表示，今年全球太陽能光電（photovoltaic；PV）設備的發電量大幅成長 45%達到39億瓦，而預估2012年會再成長到 151億瓦。
是什麼動力驅策發電量陡增呢？《Barron's》文章指出，在「價格等位」還沒發生之前，太陽能產業還有賴美國政府的扶持和幫助。
目前全球兩個最大的太陽能市場在德國與西班牙，2008年這兩國總計貢獻了全球太陽能光電發電量的 66%。而這兩國都有實行「強制光伏上網電價（feed-in tariff)」政策，要求電力公司以 2倍於市場水準的價格支付給太陽能發電者。
其實德國全年光照和常下雨的美國西北部差不多，但德國卻擁有幾家全球最大的太陽能電池公司，這都要感謝德國納稅人願意接受政府扶持太陽能產業的方針。
想避免全球暖化，同時也脫離依賴外國石油進口，開發太陽能是很不錯的選擇，但是扶持太陽能產業必須要國庫在背後支援，必須要全國的納稅人點頭同意，這點相當容易受政治力影響。而現在全球太陽能產業必須解決兩個關鍵問題。
其中一個，是美國國會今年再度試圖通過延長清潔能源的經濟補助法案（原本的補助到今年年底到期），可以提供太陽能發電設備 30%的稅務減免，但不幸失敗。一般認為對太陽能產業的補助之後仍會持續，然而必須等待新總統就任後才有可能進行。這段空窗期內，美國太陽能發電恐怕要停擺。
另外一個問題則在西班牙，因為安裝量過多，西班牙政府政打算降低補助方案。未來幾個星期，西班牙的太陽能發電者不再能拿到像以往那麼多的售電利潤。由於該國財政赤字壓迫，西班牙將比預期更快削減對太陽能發電的扶持上限。如此可能讓進軍西班牙市場的太陽能公司安裝量減少許多。
這個消息一傳出，對全球太陽能股票都是利空，許多個股從 6月初起已經下挫了超過 20%。
7月中太陽能個股又遭到一次重擊：有報導指出，西班牙將大幅降低限制今年太陽能產業的收購電量，此舉在美國許多州都產生連鎖效應，認為「補貼太慷慨」而應該刪減的聲音不斷傳出，《紐約時報》日前報導，紐約、科羅拉多、馬里蘭以及紐澤西都考慮要降低補助。
Merrill Lynch（美林）的分析師Mark Heller也在七月底一份報告中警告，看好太陽能產業的人恐怕要謹慎一點， 2007-2008年太陽能產業不見得比1998年網路公司集到更多資金。
Warns Heller表示，「現在存在一個問題，就是這些公司眼中只想著技術的長期獲利前景，完全忘了考慮中期的風險。這些中期風險例如充足的補貼沒有持續，以至於無法在太陽能發電成本還壓不下來時刺激需求。」
補貼之所以重要的原因，在於太陽能電池、模組及系統仍然很貴。某種程度而言，像西班牙那種地方有強大的太陽能需求，是人為補貼刺激出來的。
另外矽晶圓始終長期缺料，最近幾個月矽晶圓的現貨價格甚至高達每公斤 450美元之譜，跟幾年前每公斤不到 100元根本不能比。分析師Dan Ries表示，當矽晶圓價格拉到每公斤 250美元，生產矽晶圓實在非常有賺頭，因為實際生產生本每公斤不到30美元。
因此矽晶圓生產商被餵得飽飽的，像是MEMC Electronic Materials（WFR-US)、Wacker Chemie（WCH-DE），還有新加入搶食大餅的韓商 DC Chemical（010060-KR)，這些公司今年獲利會比去年多上 3倍。
MEMC自從2005年被《Barron's》點名看好之後股價上揚 3倍，但最近的股價比去年高點還要差，因為投資人看到矽晶圓市場一陣混亂：預計2009年將會有大量矽晶圓供應湧現，價格將會暴跌，說不定幾年之後矽晶圓價格又會滑落為每公斤 100美元以下。
自從矽晶圓變成太陽能電池價格的單一關鍵因素後，矽晶圓供應量大增應該會讓太陽能電池、模組及系統價格便宜很多。事實上，2012年的合約價已經遠低於現在的價格。
但這並非完全是太陽能公司的利多，Friedman Billings Ramsey分析師Mehdi Hosseini在最近的報告中主張，太陽能產業在2009年有能力生產90億瓦的太陽能電池，然而就算最好的情況下，需求也不會超過65億瓦。他預期價格會垂直滑落。
當價格下滑，太陽能產業的經濟結構會改變，政府補貼會消失。雖然太陽能電池製造商很努力想提高太陽能發電功率，但太陽能電池最後會變成一種「日用品商品」。市場將會發現，雖然太陽能設備顯現強勁的成長力道，但本益比卻沒有想像中高，與其說像Google或 Apple，還不如說像硬碟製造商 Seagate或記憶體製造商Micron。
投資人該怎麼辦呢？
加州投資銀行Boucher-Lensch的分析師 Charles Boucher建議，投資人好好抓住垂直整合的企業，比較不容易受到產業中任何單一原件成本波動的影響。因此，他認為製造產業中最高效率電池的公司SunPower(SPWR-US）不錯。從2005年首次公開募股到現在，該公司股票已經上漲180%。
他也很欣賞各國太陽能公司，包括Canadian Solar（CSIQ-US)、中國無錫尚德(STP-US)、天威英利(YGE-US)。如果一定要買美國企業，Akeena Solar(AKNS-US）是不錯的選擇，雖然美國國會沒有通過稅務補貼對該公司影響甚鉅。
Lehman分析師 Vishal Shah則決定反向操作購買MEMC的股票，他認為這支個股已經在矽晶圓價格滑落的情況下超跌。另外他也青睞First Solar（FSLR-US）這支目前企業規模最大且表現強勢的股票，這家公司不用矽晶圓來製造太陽能電池，而是全球唯一採碲化鎘（Cadmium. Telluride, CdTe）─下一代薄膜太陽能電池的公司。
可是分析師Dan Ries持不同看法： First Solar電池單位電力成本遠比其他矽晶圓電池的競爭對手低，那是因為以目前的矽晶圓高昂價格，「這是一場不公平的戰爭」，如果矽晶圓的價格滑落到每公斤70美元，「就輪到 First Solar這家公司坐立難安了」。
Vishal Shah 跟Dan Ries都很看好中國無錫尚德，這家中國最大太陽能企業在太陽能模組製造成本上有相當強的競爭優勢。
Vishal Shah 認為，生產太陽能電池的JA Solar(JASO-US）在沒有集資的情況下，產能可能會加倍。因為西班牙降低電量收購上限，他對以下企業的股票比較不看好，包括Canadian Solar、Solarfun Power（SOLF-US)、天威英利。不過他表示，如果西班牙補貼削減的幅度比想像中少，那這些個股可能會再反彈 50%。
雖然短期變數相當多，投資人最好還是把眼光放長遠來看。不過，至少當石油通通用完時，太陽還會存活50億年。
2008年8月6日 星期三
U.Va. Team Developing Black Solar Cells for a Greener Future
簡評:以雷射燒烤矽晶表面創造"針狀抗反射結構"...好技術--但是貴!
Aug. 4, 2008
Solar cells of the future may look totally black to the human eye because they absorb light so efficiently. That's the promise of new research from an interdisciplinary team at the University of Virginia being funded by a new U.Va. Collaborative Sustainable Energy Seed Grant worth about $30,000.While current solar cells reflect about 30 percent of the light energy that reaches their surface, the U.Va. team will use lasers to create tiny nanoscale surface textures that reduce that energy loss to less than 1 percent, over the entire solar spectrum and irrespective of the angle at which sunlight strikes the cell.While increasing the ultimate efficiency of solar cells, this laser texturing process could also drive down manufacturing costs. Because lasers are already used in the manufacturing of solar cells, the texturing process can be automated, eliminating the need for dangerous chemical treatments currently used to reduce reflectance.Team member Mool C. Gupta, a professor of electrical and computer engineering, developed this laser texturing process, patented through the U.Va. Patent Foundation. The resulting texture of 'nanospikes,' said Gupta, is like the sand on sandpaper — the added hills and valleys greatly increase the surface area and reduce the reflection of light. However, the 'nanospikes' are many times smaller than the sand of sandpaper (nanospikes range in height from 10 to 100 millionths of a meter) and are more precisely shaped.The 30 percent gain in light absorption from the nanospike surface may enable the creation of solar cells that are ultimately 2 percent to 3 percent more efficient than current technology, Gupta said. That may not sound like much, but "in the solar industry a 1 percent efficiency improvement is a big deal," noted Gupta, who is also the director of the National Science Foundation's Laser Industry/University Cooperative Research Center. "I'll be happy if we can get 2 to 3 percent more efficiency."Such incremental gains in efficiency and reduced manufacturing cost are helping drive the rapid growth of solar energy, a market that is growing about 40 percent per year in recent years, spurred in part by rising oil prices, Gupta said.Even with such rapid growth, solar power still only accounts for a tiny fraction of the world energy supply. "It's not like solar is trying to take the place of oil," Gupta said. "But if, in 20 to 30 years, solar can provide 5 to 10 percent of the world energy supply, then solar would be a huge industry – bigger than the entire microelectronics industry," which includes all the computer chips in today's cars, phones, appliances and buildings, as well as the chips in computers.Gupta's U.Va. partners in this research are Keith Williams, an assistant professor of physics with expertise in measuring the characteristics of surfaces, and Joe Campbell, a professor of electrical and computer engineering, member of the National Academy of Engineering and an expert in optics and electronics fabrication.Gupta's team will use the research results enabled by this seed grant to create a better application for larger grants from the Department of Energy and the National Science Foundation. "It's important to have some initial data to demonstrate the promise of the research, beyond just a theory," said Gupta, who hopes that his tiny 'nanospikes' can be a part of the solutions to the grave energy issues of our time. "The scientific community really needs to gear up to address energy issues that have a big impact on our society."
Aug. 4, 2008
Solar cells of the future may look totally black to the human eye because they absorb light so efficiently. That's the promise of new research from an interdisciplinary team at the University of Virginia being funded by a new U.Va. Collaborative Sustainable Energy Seed Grant worth about $30,000.While current solar cells reflect about 30 percent of the light energy that reaches their surface, the U.Va. team will use lasers to create tiny nanoscale surface textures that reduce that energy loss to less than 1 percent, over the entire solar spectrum and irrespective of the angle at which sunlight strikes the cell.While increasing the ultimate efficiency of solar cells, this laser texturing process could also drive down manufacturing costs. Because lasers are already used in the manufacturing of solar cells, the texturing process can be automated, eliminating the need for dangerous chemical treatments currently used to reduce reflectance.Team member Mool C. Gupta, a professor of electrical and computer engineering, developed this laser texturing process, patented through the U.Va. Patent Foundation. The resulting texture of 'nanospikes,' said Gupta, is like the sand on sandpaper — the added hills and valleys greatly increase the surface area and reduce the reflection of light. However, the 'nanospikes' are many times smaller than the sand of sandpaper (nanospikes range in height from 10 to 100 millionths of a meter) and are more precisely shaped.The 30 percent gain in light absorption from the nanospike surface may enable the creation of solar cells that are ultimately 2 percent to 3 percent more efficient than current technology, Gupta said. That may not sound like much, but "in the solar industry a 1 percent efficiency improvement is a big deal," noted Gupta, who is also the director of the National Science Foundation's Laser Industry/University Cooperative Research Center. "I'll be happy if we can get 2 to 3 percent more efficiency."Such incremental gains in efficiency and reduced manufacturing cost are helping drive the rapid growth of solar energy, a market that is growing about 40 percent per year in recent years, spurred in part by rising oil prices, Gupta said.Even with such rapid growth, solar power still only accounts for a tiny fraction of the world energy supply. "It's not like solar is trying to take the place of oil," Gupta said. "But if, in 20 to 30 years, solar can provide 5 to 10 percent of the world energy supply, then solar would be a huge industry – bigger than the entire microelectronics industry," which includes all the computer chips in today's cars, phones, appliances and buildings, as well as the chips in computers.Gupta's U.Va. partners in this research are Keith Williams, an assistant professor of physics with expertise in measuring the characteristics of surfaces, and Joe Campbell, a professor of electrical and computer engineering, member of the National Academy of Engineering and an expert in optics and electronics fabrication.Gupta's team will use the research results enabled by this seed grant to create a better application for larger grants from the Department of Energy and the National Science Foundation. "It's important to have some initial data to demonstrate the promise of the research, beyond just a theory," said Gupta, who hopes that his tiny 'nanospikes' can be a part of the solutions to the grave energy issues of our time. "The scientific community really needs to gear up to address energy issues that have a big impact on our society."
2008年7月29日 星期二
Novel industrial approaches in solar-cell production
簡評:
Scribing is required to obtain a monolithic series connection of modules.6 This essential technology has both allowed economically feasible solar-cell production and enabled the strong growth market for thin-film photovoltaic applications. Thin-film solar cells can be made using different material combinations. The substrate can either be glass, plastic foil, or metal foil. Generally, the cell itself consists of a back contact, a front-contact layer, and an absorber material in between. For the contacts, transparent conductive oxides (TCOs) or metals are used. Commonly used absorber materials include silicon, cadmium telluride, copper-indium di-selenide (CIS), and other combinations with copper indium, such as CIGS or CIGSSe. The layers are typically up to several microns thick. In Figure 4, a thin-film solar-cell cross-section is shown. Common referencing to the laser processes includes ‘patterning 1’ or P1 for the first contact, P2 for the absorber, and P3 for the second contact.
Thin-film solar-cell scribing is, in essence, based on the different transmissivities of the film materials at the laser wavelengths used. The deposition and scribing processes are shown schematically in Figure 5. The first TCO layer deposited can be zinc oxide, tin dioxide, or indium-tin oxide. Usually, when glass is used as the substrate, scribing is done from the glass side. An example is shown in Figure 6. Silicon as the absorber material is usually scribed with a laser wavelength of 532nm. For this setup, TCO is transparent, and silicon absorbs radiation in a thin layer. Scribing of the third layer can be done using the same laser wavelength as for the absorber. In this case, the second absorption layer is also removed. This is not necessary, but it does not affect the solar-cell function either.
In summary, the role of laser technology in the solar photovoltaic industry is gaining importance. Laser applications enable economic and technical feasibility of new design concepts. To achieve the required performance quality in acceptably short processing times, further technological system development is necessary. Both system and process development of newly emerging laser sources and their applications are the subject of future research at our institute.
雷射在太陽能電池產業的用途,請多參考--本資料很有用處!
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Aart Schoonderbeek and Andreas Ostendorf
Laser technology applications are indispensable in the photovoltaic industry, allowing both enhanced energy-generating efficiency and reduced costs.
The photovoltaic industry has experienced enormous growth in recent years. However, for solar-cell technology to become competitive in the long term, both an increase in energy-generating efficiency and a reduction in production costs is required. Several laser applications for solar-cell production are shown in Figure 1, of which three—hole drilling for back-contacted solar cells, silicon dioxide (SiO2) removal for making grooves, and scribing of thin-film cells—are described here in more detail.
Hole drilling for back-contacted cells
Laser drilling is a key technology used in many new back-contact solar-cell production concepts because alternative economically feasible drilling processes are not yet available.1–4 Square 6in-wide (156×156mm2) and 250μm−thin wafers are standard in industry. Common industrial photovoltaic cells have a screen-printed contact layer on the front, which blocks 5–7% of the incoming light by shadowing. To overcome this performance degradation, many new cell concepts are being developed, usually with the emitter contact either completely or partially on the rear. This results in higher cell efficiencies for energy generation. For these emitter wrap-through (EWT) cells, laser drilling is the only suitable method to create the necessary holes from the front to the back. Typically, a drilling efficacy of 15,000 80μm-diameter holes is required.1 Figure 2 shows a typical hole. Up to several thousand holes can be drilled per second.
Laser drilling is a key technology used in many new back-contact solar-cell production concepts because alternative economically feasible drilling processes are not yet available.1–4 Square 6in-wide (156×156mm2) and 250μm−thin wafers are standard in industry. Common industrial photovoltaic cells have a screen-printed contact layer on the front, which blocks 5–7% of the incoming light by shadowing. To overcome this performance degradation, many new cell concepts are being developed, usually with the emitter contact either completely or partially on the rear. This results in higher cell efficiencies for energy generation. For these emitter wrap-through (EWT) cells, laser drilling is the only suitable method to create the necessary holes from the front to the back. Typically, a drilling efficacy of 15,000 80μm-diameter holes is required.1 Figure 2 shows a typical hole. Up to several thousand holes can be drilled per second.
Figure 1. Laser applications for solar-cell production: hole drilling of back-contact solar cells, SiO2 removal for groove production, laser welding/soldering of contacts, edge isolation, wafer cutting, removal of dielectric layers for improved contact performance, texturing to increase the absorption of sunlight and therefore to enhance the efficiency of the cell, scribing of thin-film cells, and edge deletion.
Figure 2. A typical hole drilled with a pulsed-fiber laser, characterized by a burst of 20 pulses and a pulse energy of 1mJ (after etching). A human hair illustrates the small diameter of the holes.
SiO2 removal for grooves
For wafer-based solar cells, grooves are used in several novel designs.1,5 Grooves typically have a depth of up to several tens of microns. The groove is obtained in two steps. First, a barrier layer, such as SiO2 or silicon nitride (SiNx), is removed using a laser beam. Subsequently, a chemical etching process is applied to remove the laser-damaged silicon and to obtain the desired depth. The residual SiO2 or SiNx layer functions as a barrier during the etching process. Figure 3 shows a typical groove result.
For wafer-based solar cells, grooves are used in several novel designs.1,5 Grooves typically have a depth of up to several tens of microns. The groove is obtained in two steps. First, a barrier layer, such as SiO2 or silicon nitride (SiNx), is removed using a laser beam. Subsequently, a chemical etching process is applied to remove the laser-damaged silicon and to obtain the desired depth. The residual SiO2 or SiNx layer functions as a barrier during the etching process. Figure 3 shows a typical groove result.
Figure 3. Groove processed with an excimer laser at a wavelength of 248nm. The rectangular laser spot is shown in the processed area. The groove depth is about 20μm. The laser-processed surface is smooth after chemical etching, and does not contain any debris.
Figure 4. Cross-section of a thin-film solar cell (not to scale). The layers are typically up to several microns thick. The different layers, P1–P3 (transparent conductive oxides or absorber material), are successively deposited and scribed during the production process. The current flow is shown by the arrows.
Figure 5. Deposition and scribing for a thin-film solar cell. (1) Substrate, (2) TCO deposition, (3) P1 TCO scribing, (4) absorber deposition, (5) P2 absorber scribing, (6) TCO deposition, and (7): P3 TCO scribing.Scribing of thin-film cells
Scribing is required to obtain a monolithic series connection of modules.6 This essential technology has both allowed economically feasible solar-cell production and enabled the strong growth market for thin-film photovoltaic applications. Thin-film solar cells can be made using different material combinations. The substrate can either be glass, plastic foil, or metal foil. Generally, the cell itself consists of a back contact, a front-contact layer, and an absorber material in between. For the contacts, transparent conductive oxides (TCOs) or metals are used. Commonly used absorber materials include silicon, cadmium telluride, copper-indium di-selenide (CIS), and other combinations with copper indium, such as CIGS or CIGSSe. The layers are typically up to several microns thick. In Figure 4, a thin-film solar-cell cross-section is shown. Common referencing to the laser processes includes ‘patterning 1’ or P1 for the first contact, P2 for the absorber, and P3 for the second contact.
Thin-film solar-cell scribing is, in essence, based on the different transmissivities of the film materials at the laser wavelengths used. The deposition and scribing processes are shown schematically in Figure 5. The first TCO layer deposited can be zinc oxide, tin dioxide, or indium-tin oxide. Usually, when glass is used as the substrate, scribing is done from the glass side. An example is shown in Figure 6. Silicon as the absorber material is usually scribed with a laser wavelength of 532nm. For this setup, TCO is transparent, and silicon absorbs radiation in a thin layer. Scribing of the third layer can be done using the same laser wavelength as for the absorber. In this case, the second absorption layer is also removed. This is not necessary, but it does not affect the solar-cell function either.
Figure 6. Example of TCO scribing of P1 with a diode-pumped solid-state laser at a wavelength of 1047nm.
In summary, the role of laser technology in the solar photovoltaic industry is gaining importance. Laser applications enable economic and technical feasibility of new design concepts. To achieve the required performance quality in acceptably short processing times, further technological system development is necessary. Both system and process development of newly emerging laser sources and their applications are the subject of future research at our institute.
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About Writer
Aart Schoonderbeek
Production and Systems Department
Technologies for Non-Metals Group
Laser Zentrum Hannover e.V.
Hannover, Germany
http://www.lzh.de/
Aart Schoonderbeek obtained his PhD at the Netherlands Center for Laser Research in 2005, supported by the chairs of Applied Laser Technology and of Laser Physics and Nonlinear Optics, both at the University of Twente (Netherlands). He was subsequently employed as a research scientist at the Laser Zentrum Hannover. He works on process technologies for nonmetals, concentrating on laser processing of glass and silicon.
Production and Systems Department
Technologies for Non-Metals Group
Laser Zentrum Hannover e.V.
Hannover, Germany
http://www.lzh.de/
Aart Schoonderbeek obtained his PhD at the Netherlands Center for Laser Research in 2005, supported by the chairs of Applied Laser Technology and of Laser Physics and Nonlinear Optics, both at the University of Twente (Netherlands). He was subsequently employed as a research scientist at the Laser Zentrum Hannover. He works on process technologies for nonmetals, concentrating on laser processing of glass and silicon.
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References:
1. P. Engelhart, A. Teppe, A. Merkle, R. Grischke, R. Meyer, N.-P. Harder, R. Brendel, The RISE-EWT solar cell: new approach towards simple high efficiency silicon solar cells, Proc. 15th PVSEC, pp. 802-803, 2005.
2. J. M. Gee, W. K. Schubert, P. A. Basore, Emitter wrap-through solar cell, Proc. 23rd IEEE Photovolt. Specialists Conf., pp. 265-270, 1993.
3. F. Clement, M. Lutsch, T. Kubera, M. Kasemann, W. Kwapil, C. Harmel, N. Mingirulli, D. Erath, H. Wirth, D. Biro, R. Preu, Processing and comprehensive characterisation of screen-printed mc-Si Metal Wrap Through (MWT) solar cells, Proc. 22nd EU-PVSEC, pp. 1399-1402, 2007.
4. I. Romijn, M. Lamers, A. Stassen, A. Mewe, M. Koppes, E. Kossen, A. Weeber, ASPIRE: a new industrial MWT cell technology enabling high efficiencies on thin and large mc-Si wafers, Proc. 22nd EU-PVSEC, pp. 1043-1049, 2007.
5. K. C. Heasman, A. Cole, M. Brown, S. Roberts, S. Devenport, I. Baistow, T. M. Bruton, Process development of laser grooved buried contact solar cells for use at concentration factors up to 100x, Proc. 22nd EU-PVSEC, pp. 1511-1512, 2007.
6. S. Haas, A. Gordijn, H. Stiebig, High speed laser processing for monolithical series connection of silicon thin-film modules, Progr. Photovolt., pp. 195-203, 2007. doi:10.1002/pip.792
1. P. Engelhart, A. Teppe, A. Merkle, R. Grischke, R. Meyer, N.-P. Harder, R. Brendel, The RISE-EWT solar cell: new approach towards simple high efficiency silicon solar cells, Proc. 15th PVSEC, pp. 802-803, 2005.
2. J. M. Gee, W. K. Schubert, P. A. Basore, Emitter wrap-through solar cell, Proc. 23rd IEEE Photovolt. Specialists Conf., pp. 265-270, 1993.
3. F. Clement, M. Lutsch, T. Kubera, M. Kasemann, W. Kwapil, C. Harmel, N. Mingirulli, D. Erath, H. Wirth, D. Biro, R. Preu, Processing and comprehensive characterisation of screen-printed mc-Si Metal Wrap Through (MWT) solar cells, Proc. 22nd EU-PVSEC, pp. 1399-1402, 2007.
4. I. Romijn, M. Lamers, A. Stassen, A. Mewe, M. Koppes, E. Kossen, A. Weeber, ASPIRE: a new industrial MWT cell technology enabling high efficiencies on thin and large mc-Si wafers, Proc. 22nd EU-PVSEC, pp. 1043-1049, 2007.
5. K. C. Heasman, A. Cole, M. Brown, S. Roberts, S. Devenport, I. Baistow, T. M. Bruton, Process development of laser grooved buried contact solar cells for use at concentration factors up to 100x, Proc. 22nd EU-PVSEC, pp. 1511-1512, 2007.
6. S. Haas, A. Gordijn, H. Stiebig, High speed laser processing for monolithical series connection of silicon thin-film modules, Progr. Photovolt., pp. 195-203, 2007. doi:10.1002/pip.792
A cool light bulb
簡評:
這兩個高麗棒子的研究還真不賴!
------------------------------
Shawn-Yu Lin and Yong-Sung Kim
A photonic band-pass filter enclosing the filament recycles infrared emissions, reducing temperature and producing an eight-fold increase in energy efficiency.
Since the time of Thomas Edison, incandescent light bulbs have been the dominant light source for illumination. Today, incandescent bulbs still hold crucial advantages. They produce a warm white light and can be dimmed easily using inexpensive controls. They have a relatively inexpensive first-cost per lumen, a long-established infrastructure, and do not contain hazardous materials such as mercury. However, because of their relatively low energy efficiency, incandescent bulbs are being replaced rapidly in many areas. It is time to re-visit the fundamental limit of the incandescent bulb and to improve its efficiency.
Incandescent bulbs emit light in a manner closely resembling Plank's law of blackbody radiation. The law describes how a body capable of absorbing all radiation contacting it (a blackbody) will emit at a given range of wavelengths dependant on its temperature. The inefficiency inherent in an incandescent bulb is due to the fact that it emits both infrared and visible light at temperatures between 2000 and 3000K. Specifically, the infrared portion of the radiation consumes about 88% of the input electric energy and becomes wasted heat (see Figure 1). Hence, recycling infrared light into useful visible light would improve incandescent efficiency.
Figure 1. A blackbody radiation curve at T=2800K, which is a typical operating temperature of a 100W incandescent bulb. Approximately 88% of the light is emitted in the infrared region. BB: blackbody.
Recycling processes have previously been developed in the form of reflecting envelopes using either a dielectric metal film stack1,2 or a dielectric multi-layered film.3 However, for both structures the reflectance in the near-infrared region is not high enough to bounce back all the infrared light. To overcome these limitations, we employed a two-dimensional metallic photonic band gap (PBG) filter architecture to enclose the incandescent filament. The filter acts as a perfect transmitter for the useful visible light and a perfect reflector for the undesirable infrared light. The reflected light is re-absorbed which, in turn, helps to heat up the filament. This infrared recycling process has two major energy consequences. First, it reduces the amount of electricity required to maintain a hot filament and thus improves electric-to-optical conversion efficiency. Second, it reduces the thermal radiation of the bulb as infrared photons cannot escape. With this approach, the energy efficacy of an incandescent light bulb can be improved by as much as eight times. Accordingly, the cost of a million-lumen-hour is reduced to $1.00–$2.00. We used silver as the metallic material because it has a low intrinsic absorption in the visible and near infrared wavelengths. The low absorption of silver is key to simultaneously achieving a high transmittance in the visible and a high reflectance in the infrared regions. A metallic PBG filter is also more practical to use as it is robust against thermal stress at high temperatures.
Figure 2. (a) The photon recycling scheme. (b) Schematic of the 2D metallic photonic crystal where 'a' is the pitch, 'd' is the size of the air opening, 'w' is the bar width, and 'h' is the thickness. Silver is used as the metal due to its low absorption in the visible and near infrared wavelengths. rf: radius of the filter. rb: radius of the blackbody filament, here a sphere.
To illustrate the validity of our approach, we have employed an ideal system that has a spherical blackbody filament enclosed by the filter: see Figure 2(a). The maximum luminous efficacy reaches 125lm/W. The details of the calculation were reported recently.4 For general purpose illumination, not only the efficiency but also the color quality is important in evaluating a bulb. The color quality of a bulb is commonly characterized by the correlated color temperature (CCT), used to categorize color tone, and the color rendering index (CRI), which measures the ability of a bulb to reproduce the true color of objects. If the CCT is lower than 3300K the color is categorized as a warm tone, whereas if the CCT is higher than 5300K the color is categorized as a cool tone. The CCT of our incandescent bulb did not exceed 3500K, indicating the filtered light is in the desired warm range. The CRI has a range between 0 and 100, with 0 being the minimum and 100 being the maximum color rendering capability. The color rendering index of our new light bulb is calculated to be between 68 and 90, better than that of a standard fluorescent lamp with a CRI of approximately 60.
Photon recycling via a metallic PBG filter is a promising new route to creating a ‘cool’ light bulb. Our next step is to study a cylindrical filter geometry that is comparable to the commonly used tungsten-filament configuration.
We would like to acknowledge the financial support of DOE-BES under grant number DE-FG02-06ER46347
------------------------
About Writer
Shawn-Yu Lin, Yong-Sung Kim
Physics
Rensselaer Polytechnic Institute
Troy, NY
Shawn-Yu Lin is an institute constellation professor and professor of physics at Rensselaer Polytechnic Institute. His expertise is in the interaction of light with hierarchy nanostructure. He is a fellow of the American Physical Society, a fellow of the Optical Society of America, and a distinguished member-of-technical-staff at Sandia National Laboratories
Yong Sung Kim specializes in electromagnetic wave modeling of three-dimensional photonic crystal structures including finite difference time domain, dispersion calculation and transfer matrix methods.
-------------------------------------------
References:
1. J. Brett, R. Fontana, P. Walsh, S. Spura, L. Parascandola, Development of high energy-conserving incandescent lamps, J., J. Illuminating Eng. Soc. 214, pp. 93, 1980.
2. R. Fontanta, I. Goldstein, L. Thorington, R. Howson, The design, construction and performance of an incandescent light source with a transparent heat mirror, Lighting Tech. 18, pp. 93, 1986.
3. R. Bergman, T. Parham, Application of thin film reflecting coating technology to tungsten filament lamps, IEE Proceedings-A 140, pp. 418, 1993.
4. Y. S. Kim, S. Y. Lin, A. Chang, J. H. Lee, K. M. Ho, Analysis of photon recycling using metallic photonic crystal, J. Appl. Phys. 102, pp. 063107, 2007.doi:10.1063/1.2779271
這兩個高麗棒子的研究還真不賴!
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Shawn-Yu Lin and Yong-Sung Kim
A photonic band-pass filter enclosing the filament recycles infrared emissions, reducing temperature and producing an eight-fold increase in energy efficiency.
Since the time of Thomas Edison, incandescent light bulbs have been the dominant light source for illumination. Today, incandescent bulbs still hold crucial advantages. They produce a warm white light and can be dimmed easily using inexpensive controls. They have a relatively inexpensive first-cost per lumen, a long-established infrastructure, and do not contain hazardous materials such as mercury. However, because of their relatively low energy efficiency, incandescent bulbs are being replaced rapidly in many areas. It is time to re-visit the fundamental limit of the incandescent bulb and to improve its efficiency.
Incandescent bulbs emit light in a manner closely resembling Plank's law of blackbody radiation. The law describes how a body capable of absorbing all radiation contacting it (a blackbody) will emit at a given range of wavelengths dependant on its temperature. The inefficiency inherent in an incandescent bulb is due to the fact that it emits both infrared and visible light at temperatures between 2000 and 3000K. Specifically, the infrared portion of the radiation consumes about 88% of the input electric energy and becomes wasted heat (see Figure 1). Hence, recycling infrared light into useful visible light would improve incandescent efficiency.
Figure 1. A blackbody radiation curve at T=2800K, which is a typical operating temperature of a 100W incandescent bulb. Approximately 88% of the light is emitted in the infrared region. BB: blackbody.
Recycling processes have previously been developed in the form of reflecting envelopes using either a dielectric metal film stack1,2 or a dielectric multi-layered film.3 However, for both structures the reflectance in the near-infrared region is not high enough to bounce back all the infrared light. To overcome these limitations, we employed a two-dimensional metallic photonic band gap (PBG) filter architecture to enclose the incandescent filament. The filter acts as a perfect transmitter for the useful visible light and a perfect reflector for the undesirable infrared light. The reflected light is re-absorbed which, in turn, helps to heat up the filament. This infrared recycling process has two major energy consequences. First, it reduces the amount of electricity required to maintain a hot filament and thus improves electric-to-optical conversion efficiency. Second, it reduces the thermal radiation of the bulb as infrared photons cannot escape. With this approach, the energy efficacy of an incandescent light bulb can be improved by as much as eight times. Accordingly, the cost of a million-lumen-hour is reduced to $1.00–$2.00. We used silver as the metallic material because it has a low intrinsic absorption in the visible and near infrared wavelengths. The low absorption of silver is key to simultaneously achieving a high transmittance in the visible and a high reflectance in the infrared regions. A metallic PBG filter is also more practical to use as it is robust against thermal stress at high temperatures.
Figure 2. (a) The photon recycling scheme. (b) Schematic of the 2D metallic photonic crystal where 'a' is the pitch, 'd' is the size of the air opening, 'w' is the bar width, and 'h' is the thickness. Silver is used as the metal due to its low absorption in the visible and near infrared wavelengths. rf: radius of the filter. rb: radius of the blackbody filament, here a sphere.
To illustrate the validity of our approach, we have employed an ideal system that has a spherical blackbody filament enclosed by the filter: see Figure 2(a). The maximum luminous efficacy reaches 125lm/W. The details of the calculation were reported recently.4 For general purpose illumination, not only the efficiency but also the color quality is important in evaluating a bulb. The color quality of a bulb is commonly characterized by the correlated color temperature (CCT), used to categorize color tone, and the color rendering index (CRI), which measures the ability of a bulb to reproduce the true color of objects. If the CCT is lower than 3300K the color is categorized as a warm tone, whereas if the CCT is higher than 5300K the color is categorized as a cool tone. The CCT of our incandescent bulb did not exceed 3500K, indicating the filtered light is in the desired warm range. The CRI has a range between 0 and 100, with 0 being the minimum and 100 being the maximum color rendering capability. The color rendering index of our new light bulb is calculated to be between 68 and 90, better than that of a standard fluorescent lamp with a CRI of approximately 60.
Photon recycling via a metallic PBG filter is a promising new route to creating a ‘cool’ light bulb. Our next step is to study a cylindrical filter geometry that is comparable to the commonly used tungsten-filament configuration.
We would like to acknowledge the financial support of DOE-BES under grant number DE-FG02-06ER46347
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About Writer
Shawn-Yu Lin, Yong-Sung Kim
Physics
Rensselaer Polytechnic Institute
Troy, NY
Shawn-Yu Lin is an institute constellation professor and professor of physics at Rensselaer Polytechnic Institute. His expertise is in the interaction of light with hierarchy nanostructure. He is a fellow of the American Physical Society, a fellow of the Optical Society of America, and a distinguished member-of-technical-staff at Sandia National Laboratories
Yong Sung Kim specializes in electromagnetic wave modeling of three-dimensional photonic crystal structures including finite difference time domain, dispersion calculation and transfer matrix methods.
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References:
1. J. Brett, R. Fontana, P. Walsh, S. Spura, L. Parascandola, Development of high energy-conserving incandescent lamps, J., J. Illuminating Eng. Soc. 214, pp. 93, 1980.
2. R. Fontanta, I. Goldstein, L. Thorington, R. Howson, The design, construction and performance of an incandescent light source with a transparent heat mirror, Lighting Tech. 18, pp. 93, 1986.
3. R. Bergman, T. Parham, Application of thin film reflecting coating technology to tungsten filament lamps, IEE Proceedings-A 140, pp. 418, 1993.
4. Y. S. Kim, S. Y. Lin, A. Chang, J. H. Lee, K. M. Ho, Analysis of photon recycling using metallic photonic crystal, J. Appl. Phys. 102, pp. 063107, 2007.doi:10.1063/1.2779271
2008年7月27日 星期日
Self-Assembling Crystals Could Produce Better Optical Materials
Posted on: Friday, 27 June 2008, 06:02 CDT
By Shelley, Suzanne
MATERIALS Chemical engineers have developed a "self-assembling" method that could allow optical devices to be made less expensively than conventional processes, which require complex etching and other techniques common in the semiconductor industry.
The method, developed at Purdue Univ., works by positioning tiny particles onto a silicon template containing precisely spaced holes that are about one one-hundredth the width of a human hair. To produce the singlelayer structure, the engineers used Langmuir- Blodgett monolayer deposition, a standard technique used in physical chemistry, primarily to create lipid membranes for research.
The template is immersed in water in a trough-like vessel where a layer of particles has formed at the surface. As the template is pulled vertically out of the trough, the partides are pushed into the template holes by capillary force, the same phenomenon that causes water to rise to a higher level in a tube placed in a pool of water. It is critical for the particles to be spaced properly prior to the Langmuir-Blodgett deposition so that water can draw the particles into the holes in the template using capillary force, explains You-Yeon Won, an assistant professor of chemical engineering.
GA_googleFillSlotWithSize("ca-pub-5440138744487553", "News_Main_300x250", 300, 250);
The researchers have used the technique to create a "nearly perfect two-dimensional colloidal crystal," or a precisely ordered layer of particles, which is a critical step toward growing three- dimensional crystals for use in optical technologies.
"Making the first layer is very difficult, so we have taken an important step in the right direction," Won says. "Creating three- dimensional structures poses a big challenge, but I think it's feasible."
The single-layer structures might be used to form micro lenses to improve the performance of optical equipment, such as cameras and scientific instruments, or to control the color and other optical properties of materials for consumer products. More importantly, the technique could be used to create "omni-directional photonic band- gap materials," which would dramatically improve the performance of optical fibers, the researchers say. Omni-directional coatings would increase the amount of light transmitted by fiber-optics, and could possibly be used in future sensor technology and in optical computers and circuits that use light instead of electronic signals to process information.
The Purdue engineers are now investigating the creation of three- dimensional crystals from the two-dimensional structures. Currently, omni-directional materials are prohibitively expensive to manufacture.
A scanning electron microscopy photo shows a side-by-side comparison between Purdue's structure (right) and a structure that results when a template is not used. Photo courtesy of Y. Won and J. Hur.
Copyright American Institute of Chemical Engineers Jun 2008
(c) 2008 Chemical Engineering Progress. Provided by ProQuest Information and Learning. All rights Reserved.
Source: Chemical Engineering Progress
By Shelley, Suzanne
MATERIALS Chemical engineers have developed a "self-assembling" method that could allow optical devices to be made less expensively than conventional processes, which require complex etching and other techniques common in the semiconductor industry.
The method, developed at Purdue Univ., works by positioning tiny particles onto a silicon template containing precisely spaced holes that are about one one-hundredth the width of a human hair. To produce the singlelayer structure, the engineers used Langmuir- Blodgett monolayer deposition, a standard technique used in physical chemistry, primarily to create lipid membranes for research.
The template is immersed in water in a trough-like vessel where a layer of particles has formed at the surface. As the template is pulled vertically out of the trough, the partides are pushed into the template holes by capillary force, the same phenomenon that causes water to rise to a higher level in a tube placed in a pool of water. It is critical for the particles to be spaced properly prior to the Langmuir-Blodgett deposition so that water can draw the particles into the holes in the template using capillary force, explains You-Yeon Won, an assistant professor of chemical engineering.
GA_googleFillSlotWithSize("ca-pub-5440138744487553", "News_Main_300x250", 300, 250);
The researchers have used the technique to create a "nearly perfect two-dimensional colloidal crystal," or a precisely ordered layer of particles, which is a critical step toward growing three- dimensional crystals for use in optical technologies.
"Making the first layer is very difficult, so we have taken an important step in the right direction," Won says. "Creating three- dimensional structures poses a big challenge, but I think it's feasible."
The single-layer structures might be used to form micro lenses to improve the performance of optical equipment, such as cameras and scientific instruments, or to control the color and other optical properties of materials for consumer products. More importantly, the technique could be used to create "omni-directional photonic band- gap materials," which would dramatically improve the performance of optical fibers, the researchers say. Omni-directional coatings would increase the amount of light transmitted by fiber-optics, and could possibly be used in future sensor technology and in optical computers and circuits that use light instead of electronic signals to process information.
The Purdue engineers are now investigating the creation of three- dimensional crystals from the two-dimensional structures. Currently, omni-directional materials are prohibitively expensive to manufacture.
A scanning electron microscopy photo shows a side-by-side comparison between Purdue's structure (right) and a structure that results when a template is not used. Photo courtesy of Y. Won and J. Hur.
Copyright American Institute of Chemical Engineers Jun 2008
(c) 2008 Chemical Engineering Progress. Provided by ProQuest Information and Learning. All rights Reserved.
Source: Chemical Engineering Progress
2008年7月24日 星期四
美股評論：太陽能行業的烏雲
簡評：
這篇評論十分衷懇，值得細讀
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
【SmartMoney紐約7月22日訊】2008-07-22 14:12:53
Eric J. Savitz
太陽能股遭遇兩難困境。因為各種原因，太陽能正在成為熱門行業。陽光是免費的而且幾乎取之不盡；它不會產生溫室氣體；太陽能領域也沒有查韋斯和內賈德這樣的人物。樂觀人士預測，未來10到15年，美國用電的10%將來自太陽能。我們還可以想得更遠，去年《科學美國人》發表了一項計劃，美國可以在2050年之前從太陽能獲得69%的電能。
但是投資者管不了2050年那麼遠，他們所擔心的是下一個季度，眼光更長遠的也只看到2009年。就近期來講，太陽能板塊處境複雜，既有對一些關鍵市場中政府補貼看法的改變，也有即將面臨的多晶硅價格的下跌。如果你著眼長遠而且投資得當，你有可能掙大錢。但是整個過程中，情況會是複雜多變的。
2005年我們《巴倫週刊》就曾對太陽能板塊作出了分析，今天該行業顯然形勢更為嚴峻。我們當時分析的一些股票如今已經翻了三倍。如今再出現這樣的上漲可能要難一些，但是太陽能股依然潛力巨大。
利用陽光發電的想法已經產生有一個世紀了，20世紀50年代貝爾實驗室開始開發太陽能電池板。然而真正將太陽能當成化石燃料有力的競爭者，不過是近幾年的事。目前太陽能發電僅佔全球用電的1%。吸引力就在這裡：這是一個將近1萬億美元的未開發市場。Collins Stewart太陽能分析師丹-賴斯(Dan Ries)表示：“我們投資太陽能的根本原因是，如果價格能夠降下來，需求將達到驚人的高度。如果太陽能發電的成本能夠低於替代燃料，需求將比現在的產能大100倍。”
大批綠色科技風險企業瞄準太陽能行業，根據Cleantech的數據，2007年有10多億美元投資於太陽能企業的創辦。資金還在源源不斷地流入，2008年上半年已經接近10多億美元。理由很簡單，如果靠煤炭、石油和天然氣運轉的經濟能夠轉向太陽能，好處是巨大的。
轉折點將發生在達到“光伏發電平價上網”(Grid Parity)之時，即太陽能發電成本與化石燃料等傳統形式發電成本持平。現在還未達到，不過快了。在一些電力成本較高的市場，太陽能已經能夠形成成本相對較低的替代(比如8月中旬的夏威夷考艾島或7月驕陽似火的南加州)。最樂觀的看法是2010年能夠達到這一轉折點，現實一點的看法是2012年。化石燃料價格的變化也會產生巨大影響，如果煤炭和天然氣價格上升，“光伏發電平價上網”就容易達到一些。但是別忘了，太陽能不可能完全替代化石燃料，你不可能在晚上產生太陽能，而現在並無太好的儲存白天過剩能量的辦法。
太陽能行業已經在快速擴張，預計今年全球光電裝置將增長45%，達到39億瓦特，2012年到達151億瓦特。是什麼在推動這一增長？在未達到平價上網之前，仍是靠老式的政府施捨。
全球兩個最大的太陽能市場是德國和西班牙，它們加起來佔全球太陽能裝置的66%。兩個國家都實行有利的“強制光伏上網電價”(feed-in tariff)政策。德國擁有全球最大的一些太陽能電池板公司，這得感謝德國納稅人的慷慨。
全球變暖和減少對石油進口的依賴是開發太陽能很好的理由，但是靠納稅人來支持就使得這一行業在出現政治變動的時候十分脆弱。事實上，兩個主要市場的太陽能行業現在正面臨這樣的問題。
第一個就是美國，原來對太陽能裝置30%的投資稅收抵免政策今年年底到期，國會今年多次試圖進行展期都未能通過。現在行業普遍認為會有新的政策出台，但不會早於新總統就任之前。於此同時，美國的太陽能設施安裝有可能會陷於停頓。
另一個出問題的地方是西班牙，政府打算削減成本高昂的補貼額度。由於行業發展過快，給財政造成壓力，西班牙將大幅降低太陽能系統擁有者將電力出售給電網的速度，同時對新增裝置實施嚴格總量控制。
西班牙可能對太陽能補貼嚴格設限的威脅使得太陽能股大幅下挫，很多從6月初以來已經下降了20%多。上周，太陽能股再次大漲，原因是有報告稱西班牙將把補貼下限設在3億瓦特的裝置，遠遠低於原來提出的10億瓦特。美國很多州同樣在謀劃削減補貼。
美林分析師馬克-赫勒(Mark Heller)在最近一份報告中警告說，太陽能狂熱有可能失控，2007年和2008年太陽能創業公司籌集的資金均超過1998年互聯網公司的投入。赫勒警告道：“現在存在一種風險，這些公司可能對太陽能的長期前景過於樂觀，而未能考慮中期可能存在的風險，即大量政府補貼未能刺激起對太陽能的需求、同時缺乏成本競爭力。”
為什麼補貼如此重要？因為太陽能電池、模塊和系統的定價依然居高不下。這部分反映了西班牙等高補貼市場人為導致的高需求，同時也因為多晶硅長期緊缺。同樣用來生產電子電路的聚乙烯價格驚人。最近幾個月聚乙烯的現價高達每公斤450美元，而數年前還不到100美元。其實每公斤250美元，聚乙烯生產就已經是暴利了，真正的生產成本可能只有30美元/公斤。
這就使得MEMC Electronic Materials(WFR)和Wacker Chemie等聚乙烯生產商大賺特賺，並吸引了大量新的產商進來，比如韓國的DC Chemical，這家公司股價過去一年漲了三倍有餘。
既然多晶硅在太陽能電池的定價中是主導因素，聚乙烯的大量供應將使得電池板、模塊和系統的生產成本下降。事實上，2012年的合同價格已經遠遠低於2008年的價格了。
這對太陽能公司不見得是好事。到2009年，太陽能行業電池板的產能是90億瓦特，但是最樂觀的情況下需求也不會大幅超過65億瓦特。價格可能會大幅下跌。
價格下跌之後，行業的經濟學將發生改變。長期來看，補貼會消失。電池板製造商會改良設計來提高太陽能利用率，這最終會成為一個商品行業。華爾街已經弄清楚了，儘管太陽能設備增長率很高，它們只能享有中等的市盈率，更接近希捷或美光，而非谷歌和蘋果。
這篇評論十分衷懇，值得細讀
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
【SmartMoney紐約7月22日訊】2008-07-22 14:12:53
Eric J. Savitz
太陽能股遭遇兩難困境。因為各種原因，太陽能正在成為熱門行業。陽光是免費的而且幾乎取之不盡；它不會產生溫室氣體；太陽能領域也沒有查韋斯和內賈德這樣的人物。樂觀人士預測，未來10到15年，美國用電的10%將來自太陽能。我們還可以想得更遠，去年《科學美國人》發表了一項計劃，美國可以在2050年之前從太陽能獲得69%的電能。
但是投資者管不了2050年那麼遠，他們所擔心的是下一個季度，眼光更長遠的也只看到2009年。就近期來講，太陽能板塊處境複雜，既有對一些關鍵市場中政府補貼看法的改變，也有即將面臨的多晶硅價格的下跌。如果你著眼長遠而且投資得當，你有可能掙大錢。但是整個過程中，情況會是複雜多變的。
2005年我們《巴倫週刊》就曾對太陽能板塊作出了分析，今天該行業顯然形勢更為嚴峻。我們當時分析的一些股票如今已經翻了三倍。如今再出現這樣的上漲可能要難一些，但是太陽能股依然潛力巨大。
利用陽光發電的想法已經產生有一個世紀了，20世紀50年代貝爾實驗室開始開發太陽能電池板。然而真正將太陽能當成化石燃料有力的競爭者，不過是近幾年的事。目前太陽能發電僅佔全球用電的1%。吸引力就在這裡：這是一個將近1萬億美元的未開發市場。Collins Stewart太陽能分析師丹-賴斯(Dan Ries)表示：“我們投資太陽能的根本原因是，如果價格能夠降下來，需求將達到驚人的高度。如果太陽能發電的成本能夠低於替代燃料，需求將比現在的產能大100倍。”
大批綠色科技風險企業瞄準太陽能行業，根據Cleantech的數據，2007年有10多億美元投資於太陽能企業的創辦。資金還在源源不斷地流入，2008年上半年已經接近10多億美元。理由很簡單，如果靠煤炭、石油和天然氣運轉的經濟能夠轉向太陽能，好處是巨大的。
轉折點將發生在達到“光伏發電平價上網”(Grid Parity)之時，即太陽能發電成本與化石燃料等傳統形式發電成本持平。現在還未達到，不過快了。在一些電力成本較高的市場，太陽能已經能夠形成成本相對較低的替代(比如8月中旬的夏威夷考艾島或7月驕陽似火的南加州)。最樂觀的看法是2010年能夠達到這一轉折點，現實一點的看法是2012年。化石燃料價格的變化也會產生巨大影響，如果煤炭和天然氣價格上升，“光伏發電平價上網”就容易達到一些。但是別忘了，太陽能不可能完全替代化石燃料，你不可能在晚上產生太陽能，而現在並無太好的儲存白天過剩能量的辦法。
太陽能行業已經在快速擴張，預計今年全球光電裝置將增長45%，達到39億瓦特，2012年到達151億瓦特。是什麼在推動這一增長？在未達到平價上網之前，仍是靠老式的政府施捨。
全球兩個最大的太陽能市場是德國和西班牙，它們加起來佔全球太陽能裝置的66%。兩個國家都實行有利的“強制光伏上網電價”(feed-in tariff)政策。德國擁有全球最大的一些太陽能電池板公司，這得感謝德國納稅人的慷慨。
全球變暖和減少對石油進口的依賴是開發太陽能很好的理由，但是靠納稅人來支持就使得這一行業在出現政治變動的時候十分脆弱。事實上，兩個主要市場的太陽能行業現在正面臨這樣的問題。
第一個就是美國，原來對太陽能裝置30%的投資稅收抵免政策今年年底到期，國會今年多次試圖進行展期都未能通過。現在行業普遍認為會有新的政策出台，但不會早於新總統就任之前。於此同時，美國的太陽能設施安裝有可能會陷於停頓。
另一個出問題的地方是西班牙，政府打算削減成本高昂的補貼額度。由於行業發展過快，給財政造成壓力，西班牙將大幅降低太陽能系統擁有者將電力出售給電網的速度，同時對新增裝置實施嚴格總量控制。
西班牙可能對太陽能補貼嚴格設限的威脅使得太陽能股大幅下挫，很多從6月初以來已經下降了20%多。上周，太陽能股再次大漲，原因是有報告稱西班牙將把補貼下限設在3億瓦特的裝置，遠遠低於原來提出的10億瓦特。美國很多州同樣在謀劃削減補貼。
美林分析師馬克-赫勒(Mark Heller)在最近一份報告中警告說，太陽能狂熱有可能失控，2007年和2008年太陽能創業公司籌集的資金均超過1998年互聯網公司的投入。赫勒警告道：“現在存在一種風險，這些公司可能對太陽能的長期前景過於樂觀，而未能考慮中期可能存在的風險，即大量政府補貼未能刺激起對太陽能的需求、同時缺乏成本競爭力。”
為什麼補貼如此重要？因為太陽能電池、模塊和系統的定價依然居高不下。這部分反映了西班牙等高補貼市場人為導致的高需求，同時也因為多晶硅長期緊缺。同樣用來生產電子電路的聚乙烯價格驚人。最近幾個月聚乙烯的現價高達每公斤450美元，而數年前還不到100美元。其實每公斤250美元，聚乙烯生產就已經是暴利了，真正的生產成本可能只有30美元/公斤。
這就使得MEMC Electronic Materials(WFR)和Wacker Chemie等聚乙烯生產商大賺特賺，並吸引了大量新的產商進來，比如韓國的DC Chemical，這家公司股價過去一年漲了三倍有餘。
既然多晶硅在太陽能電池的定價中是主導因素，聚乙烯的大量供應將使得電池板、模塊和系統的生產成本下降。事實上，2012年的合同價格已經遠遠低於2008年的價格了。
這對太陽能公司不見得是好事。到2009年，太陽能行業電池板的產能是90億瓦特，但是最樂觀的情況下需求也不會大幅超過65億瓦特。價格可能會大幅下跌。
價格下跌之後，行業的經濟學將發生改變。長期來看，補貼會消失。電池板製造商會改良設計來提高太陽能利用率，這最終會成為一個商品行業。華爾街已經弄清楚了，儘管太陽能設備增長率很高，它們只能享有中等的市盈率，更接近希捷或美光，而非谷歌和蘋果。
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