簡評:飛利浦準備大舉進軍LED照明了,請各位注意--飛利浦是全球最大照明事業公司!
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附註:
樂金飛利浦(LG.Philips LCD；LPL)由南韓廠商樂金電子(LG Electronics)、荷蘭消費電子業者飛利浦(Philips)於1999年合資成立，主要供應電腦、電視和手機用TFT LCD面板，為全球第2大TFT LCD面板業者，市佔率僅次於三星電子(Samsung Electronics)。LPL目前在南韓龜尾與坡州擁有多座面板廠房，在海外擁有3座後端液晶模組(LCM)廠，分別位於大陸南京、廣州以及波蘭的Wroclaw。
在2004年7月同時在紐約與南韓上市，市值約179.3億美元。目前第1大股東樂金電子持股37.9%，飛利浦原本持股32.9%，在2007年10月出售LPL股份，持股降至19.9%。
由於飛利浦近年來轉為專注發展醫療、光照產業，外界認為飛利浦仍會出脫剩餘LPL股份，先前市場潛在買家出現的說法時有所聞，包括松下、鴻海都曾被點名為買家，迄今未有最新進展；不過LPL在2007年12月入股台廠彩晶，成為第3大股東。
荷商飛利浦在2008年1月下旬的營運說明會中，表示該公司將進一步地展開收購及合併的工作，以期提高獲利水準及發揮核心競爭力。其中，在TFT LCD方面，飛利浦會將仍持有19.9%股權的樂金飛利浦(LG.Philips LCD；LPL)股份出脫，今後TFT LCD將不會是飛利浦的核心事業之一。以2007年整年分析，飛利浦的各主要事業中，消費性電子事業是前4大事業中唯一營收較2006年下滑者(減少2%)，相對地照明事業則有11.5%成長率。因此，今後飛利浦在核心事業的調整，將環繞在整個企業要往哪個方向走這個大議題上。
廣告觀察飛利浦近年來收購及出脫的事業別及投資公司股份，無法產生利益的事業，該公司的政策是都會考慮出脫。但獲利高的事業，並不見得會保留，主要是與核心業務方向關連性降低有關。
為取得購併所需現金 出脫台積電及LPL
近年來該公司主要的出脫活動，為飛利浦半導體事業部、台積電(tsmc)持股、樂金飛利浦持股以及地圖資訊廠商NAVTEQ，各事業部獲利率尚佳，但因為飛利浦認為TV事業競爭激烈，且過去飛利浦監視器及TV事業因擔心無法取得足夠LCD面板供應，故投資LPL公司，並成為持股約50%的大股東，近2年來飛利浦有意投入更多資源在健康醫療及照明等事業，需要更多資金以便於進行購併，故即便台積電及樂金飛利浦目前獲利情況佳，仍是優先出脫取得大量現金的標的。2007年第4季(10~12月)該公司財報表現雖佳，營收83.7億歐元較2006年同期成長幅度為3.8%，淨利較2006年第4季增加105%，但淨利13.93億歐元(約20億美元)中，靠賣台積電及樂金飛利浦股票獲利即佔10.87億歐元，因此表現並非極端出色。
飛利浦執行長Gerard Kleisterlee近年來大舉進行事業組合的調整，從2005年至今，飛利浦完成購併的總金額，超過了100億美元。尤其在2007年12月時，飛利浦提出以52億美元收購睡眠呼吸疾病照護設備廠商Respironics，更顯示出飛利浦進軍醫療保健領域的決心，該收購案是飛利浦在2007年11~12月的第3宗收購案。收購Respironics後，飛利浦將以其作為在北美的醫療保健事業總部，並進軍以北美為主的已開發國家市場。
此外，飛利浦亦以18億歐元(約27億美元)收購北美第2大照明器具廠商Genlyte，這將使得飛利浦成為北美第2大照明廠商，及晉升全球第1大照明廠商，並與飛利浦近年來收購Color KINETICS、LTI、TIR Sysytems、PLI及Lumileds的行動呼應，飛利浦目前僅在日本照明市場較為弱勢，但在LED照明市場仍能名列前3大。
2006年，飛利浦主要透過出售其半導體事業股份，取得72億歐元現金，在2007年則是以出脫台積電及LPL持股，亦取得55億歐元現金，上述賣股取得現金的目的，就是要強化在醫療及照明方面的購併活動所需。
累計2005~2007年飛利浦包含Respironics及Genlyte的醫療及照明事業的購併支出，即高達92億歐元(136億美元)，遠高於其在TFT LCD的投資，可見得其非常看好未來在醫療保健及照明市場的發展。
飛利浦看好醫療保健及照明成長潛力分析飛利浦當年積極介入TFT LCD事業與如今更勇於投入醫療保健及照明事業，可以看出兩者的差異處。當年(1999年)飛利浦會投入15億美元取得LG LCD(後改為LPL)50%股權，是因為當時TFT LCD是一個高度成長的事業領域，飛利浦雖有CRT事業，但也看出LCD TV及LCD 監視器是未來大勢所趨，故對於投資TFT LCD意願極高，實際上，1998年LG LCD的營收約為5億美元，但1999年即大幅增加至15億美元，故Philips在該案子上前後談了1年以上，卻是在景氣明顯翻揚時才敲定投資協定，故樂金飛利浦內部應該認為當初可用更低的價錢達到目的才對。
如今，飛利浦積極出脫台積電及LPL股份，並以當年投資TFT LCD金額的5.3倍代價，擴展醫療保健及照明事業，一方面顯示半導體及TFT LCD已經不是該公司心目中的高成長領域，另一方面更顯示出飛利浦對今後核心事業志在必得的態度。
邁向更為精簡 更可預期的營運範疇
在1997~2000年，與許多跨國企業一樣，飛利浦是一個大量生產型的跨國企業，但近年來有逐漸縮小營運範圍、核心事業有更為集中化的趨向。目前，飛利浦醫療、照明及消費生活風格(Consumer Lifestyle)是3大主軸。以過去10年的1997~2000年飛利浦曾有13個事業部，包括車用系統等，到2001~2003年則整合為6個主要事業(包括半導體)，之後更進一步將半導體事業獨立，成為目前消費生活風格(消費性電子＋國內家電)、醫療系統及照明3大主力方向的公司策略定位。
該公司執行長在過去幾年裡，眼見半導體及LCD事業獲利不穩定，加上台灣TFT LCD在出貨量市佔率及擴產上的積極態度，更堅定退出這2個事業領域。可預期性、更穩定且更高的利潤率，以及簡單的事業結構，是其今後營運的基本態度。相對地，醫療系統、照明是無論景氣好壞都有穩定需求及利潤率的領域，家電也是，且固態照明照明如LED照明前景看好，因此飛利浦預期在2010年以前，該公司息前及稅前獲利率(EBIT)可以從2007年的7.7%再向上提高至10%。整體而言，在競爭者奇異及西門子近4年來投入260億美元於醫療系統事業購併背景下，有志於此一民眾必須的產業，飛利浦趁LPL股價較2006年上漲60%的時機出脫變現，加緊布局醫療事業實無可厚非，另外在照明事業上，飛利浦近年來的積極布局，更使得其晉升全球第1大照明廠商，從飛利浦近10年來退出手機製造、監視器製造、安全影像設備、小尺寸TFT LCD、大尺寸TFT LCD、被動元件、半導體等一大串的業務領域，可以看出荷蘭廠商在產業競爭上進退有序的另類哲學，此與日廠總是堅持到最後一刻(半導體、TFT LCD等)，或是不少台廠專注於降低成本甚至擠壓毛利爭取訂單的方式，有相當大的不同，其思維邏輯實值得我們參考。
2008年2月5日 星期二
光騰URFC 將應用民生能源
簡評:Cory, 你看,我們幾年前想要做卻沒做的概念,現在有公司起來發展了\我們該即起直追還是放掉這個option?
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經濟日報╱記者龍益雲／桃園報導】
2008.02.05 02:21 am
燃料電池、太陽能已是各界矚目的新能源，元智大學燃料電池中心、光騰光電已進一步整合出太陽氫能的均一化再生型燃料電池，跨入民生用能源產品漸露曙光。
光騰、元智大學燃料電池中心是利用水電解與燃料電池雙功能的觸媒配方，以及專利申請中的氣體擴散層，已開發完成了均一化再生型燃料電池（URFC），可與電池混合應用在車輛動力上，電動機車以鋰電池為主、燃料電池為輔，電動汽車則相反，以燃料電池為主。
光騰目前氫氣產生器、石墨流道板、膜電極組、燃料電池均達商品化，今年將密集廣告及參展。
光騰總經理楊文暉表示，利用水電解與燃料電池雙功能的觸媒配方，再加上申請專利中的氣體擴散層，已經開發完成URFC專用的膜電極組，可應用在氫氣產生器，並完成雛型系統，未來將搭配儲氫器、加氫站及中油等公司的合作，架構建置加油站有產氫設備、加氫站、置換儲氫器等氫能公路，就能使用乾淨、環保的能源。
他並指出，當太陽能發電成熟後，勢必成為標準建材設備，就可在協助在家用電解水產氫設備的應用，取代傳統瓦斯作為乾淨熱源。
楊文暉說，雖然投入資金還無法與國際知名公司或國內其他單位相提並論，但若能利用精簡的資源長期投入，逐步達成低成本、高效率的燃料電池產品並進入量產可行階段，才是光騰的終極目標。
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經濟日報╱記者龍益雲／桃園報導】
2008.02.05 02:21 am
燃料電池、太陽能已是各界矚目的新能源，元智大學燃料電池中心、光騰光電已進一步整合出太陽氫能的均一化再生型燃料電池，跨入民生用能源產品漸露曙光。
光騰、元智大學燃料電池中心是利用水電解與燃料電池雙功能的觸媒配方，以及專利申請中的氣體擴散層，已開發完成了均一化再生型燃料電池（URFC），可與電池混合應用在車輛動力上，電動機車以鋰電池為主、燃料電池為輔，電動汽車則相反，以燃料電池為主。
光騰目前氫氣產生器、石墨流道板、膜電極組、燃料電池均達商品化，今年將密集廣告及參展。
光騰總經理楊文暉表示，利用水電解與燃料電池雙功能的觸媒配方，再加上申請專利中的氣體擴散層，已經開發完成URFC專用的膜電極組，可應用在氫氣產生器，並完成雛型系統，未來將搭配儲氫器、加氫站及中油等公司的合作，架構建置加油站有產氫設備、加氫站、置換儲氫器等氫能公路，就能使用乾淨、環保的能源。
他並指出，當太陽能發電成熟後，勢必成為標準建材設備，就可在協助在家用電解水產氫設備的應用，取代傳統瓦斯作為乾淨熱源。
楊文暉說，雖然投入資金還無法與國際知名公司或國內其他單位相提並論，但若能利用精簡的資源長期投入，逐步達成低成本、高效率的燃料電池產品並進入量產可行階段，才是光騰的終極目標。
環保"烏托邦"開工"太陽城"歡迎中國投資
簡評:這就是未來全球人類的生活型態.
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財匯資訊提供，摘自：經濟觀察網2008 / 02 / 04 星期一 15:11
由阿聯酋首都阿布扎比政府投資的「太陽城」像是一座環保「烏托邦」。這項耗資達150億美元的項目，旨在為世界未來能源提供解決方案——MasdarInitiative將成為全球首個「零碳、零廢物」的城市。中國的太陽能企業正在積極參與這座「烏托邦」的建設，截至本報發稿時，已有數家中國企業入圍Masdar太陽能電池板(PVPanel)供應商招標。
項目負責人明確表示，歡迎中國參與投資。
零污染的「太陽城」
Masdar城，阿拉伯語意為「來源」，靠近阿布扎比機場，佔地約6平方公里；城建計劃今年2月份動土，預計2016年竣工。屆時，將有1500戶企業、5萬人入駐在一個完全以再生能源供應的城市裡。
阿布扎比政府於2006年4月就開始推行MasdarInitiative。該計劃協助尋求和開發未來能源，包括太陽能和氫氣，並將這些能源投入市場，Masdar園區即太陽城將會是世界上第一座零排放零污染的無車城市。
在1月21舉行的世界未來能源峰會上，太陽城的模型首次公開亮相。在太陽城裡，不允許使用一滴石油，繞城種植的棕櫚樹和紅樹將成為製造生物能源的原料；沙漠的陽光和波斯灣的海風也會被城外的風力和光電發電廠充分利用起來；為減少二氧化碳排放，也不允許使用小汽車，但交通系統頗為完善——從任何一個地方出發到最近的交通網點和便利設施的距離都不超過200米，其公共交通方案以電氣輕軌系統為主，所有的公共設施服務都將實現數字化控制。
城內的電力將由太陽能電池板提供，製冷則由聚光太陽能提供；太陽能海水淡化工廠將成為水源；太陽能幾乎成為小城賴以生存的生命之源；而廚房用水以及經城市污水處理廠處理過的廢水將用於灌溉城內的植物和城外的莊稼。
負責設計這座小城的是71歲的英國現代派建築大師諾曼·福斯特爵士。根據規劃，6平方公里佔地中，30%用於居住，24%用於企業及研究，13%用於商業，其他地區則包括服務及交通市政和文化等。
Masdar基礎設施項目負責人RonHeyse－laar說，小城使用再生能源開始時成本也許會比較高，需要很長一段時間去消化，成本一旦沖銷之後，小城所有的能源都是免費的。
「應該用發展的眼光去看成本，成本包括電力、供水甚至廢水等。總體上，在不花費高額成本的前提下，我們能做到全部使用再生能源。」Masda地產發展總部主任KhaledAwad說，「我們的能源使用效率非常高，能源需求不低於其他任何城市。」
《世界能源展望2007》數據稱，2030年的世界能源需求增長將遠超過50%。中國和印度合起來佔一次能源需求增長的45%。從現在到2015年，如果主要生產國及消費國沒有盡早採取適當的行動以提供合適的投資環境和構建合理的市場結構，就無法排除石油供應出現供應緊缺，並引發油價突然攀升的可能性。
Mardar行政總裁SultanAlJaber博士說：「Masdar的目標很簡單，就是成為世界未來能源解決方案的中心。我們不僅是說說而已，而是用行動去表現。」
Masdar競標的中國企業
「建成後的Masdar城大約95%的能源供應來自太陽能及風能，」Masdar基礎設施項目負責人RonHeyselaar說，「很難用量化的數據去形容太陽城的太陽能市場潛力，但肯定是巨大的。」
太陽能供應商成為太陽城建設中幾大的「懸念」之一。
「Masdar向全球太陽能企業發出邀請參與此項目，並挑選出30家左右的公司進行測試，目前該項試驗已經進行了兩個月，還將接受16個月的測試，最終Masdar有關項目組將甑選出1至2家供應商，從而為Masdar提供太陽能電池板。」RonHeyselaar表示。
本報獲知，兩家中國企業已入圍測試，其中一家是天威英利新能源有限公司(簡稱英利)。
在1月21舉行的世界未來能源峰會參展的能源企業中，有近10家中國企業參加了世界未來能源峰會的企業展。這些企業都是太陽能生產商，多數是第一次來到阿布扎比，平均花費十萬餘元人民幣。
他們希望借此進入阿聯酋市場。「如果介入太陽城的建設，就意味著叩開了中東市場；儘管中東地區並非中國企業PV主要出口地，但太陽城PV需求量極為可觀，希望能參與太陽城計劃。」一位錯過太陽城PV測試的中國企業負責人說。
英利是中國少有的幾家具備完整PV產業鏈的企業之一，從硅料、硅碇到硅塊、硅片再到電池板、組件以及並網發電等均能提供服務。「我們對自己的技術與市場很有信心，但最終取決於Masdar的選擇。」英利公司人士表示。
RonHeyselaar稱，未參加測試的企業仍然有機會參與太陽城項目。他希望吸收包括中國公司在內的太陽能技術。在資金方面，Masdar也對中國敞開大門。「就在兩個月前，Masdar曾到中國『遊說』私人股權投資者。」Masda創新與投資部負責人ZiadTassabehji表示。
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財匯資訊提供，摘自：經濟觀察網2008 / 02 / 04 星期一 15:11
由阿聯酋首都阿布扎比政府投資的「太陽城」像是一座環保「烏托邦」。這項耗資達150億美元的項目，旨在為世界未來能源提供解決方案——MasdarInitiative將成為全球首個「零碳、零廢物」的城市。中國的太陽能企業正在積極參與這座「烏托邦」的建設，截至本報發稿時，已有數家中國企業入圍Masdar太陽能電池板(PVPanel)供應商招標。
項目負責人明確表示，歡迎中國參與投資。
零污染的「太陽城」
Masdar城，阿拉伯語意為「來源」，靠近阿布扎比機場，佔地約6平方公里；城建計劃今年2月份動土，預計2016年竣工。屆時，將有1500戶企業、5萬人入駐在一個完全以再生能源供應的城市裡。
阿布扎比政府於2006年4月就開始推行MasdarInitiative。該計劃協助尋求和開發未來能源，包括太陽能和氫氣，並將這些能源投入市場，Masdar園區即太陽城將會是世界上第一座零排放零污染的無車城市。
在1月21舉行的世界未來能源峰會上，太陽城的模型首次公開亮相。在太陽城裡，不允許使用一滴石油，繞城種植的棕櫚樹和紅樹將成為製造生物能源的原料；沙漠的陽光和波斯灣的海風也會被城外的風力和光電發電廠充分利用起來；為減少二氧化碳排放，也不允許使用小汽車，但交通系統頗為完善——從任何一個地方出發到最近的交通網點和便利設施的距離都不超過200米，其公共交通方案以電氣輕軌系統為主，所有的公共設施服務都將實現數字化控制。
城內的電力將由太陽能電池板提供，製冷則由聚光太陽能提供；太陽能海水淡化工廠將成為水源；太陽能幾乎成為小城賴以生存的生命之源；而廚房用水以及經城市污水處理廠處理過的廢水將用於灌溉城內的植物和城外的莊稼。
負責設計這座小城的是71歲的英國現代派建築大師諾曼·福斯特爵士。根據規劃，6平方公里佔地中，30%用於居住，24%用於企業及研究，13%用於商業，其他地區則包括服務及交通市政和文化等。
Masdar基礎設施項目負責人RonHeyse－laar說，小城使用再生能源開始時成本也許會比較高，需要很長一段時間去消化，成本一旦沖銷之後，小城所有的能源都是免費的。
「應該用發展的眼光去看成本，成本包括電力、供水甚至廢水等。總體上，在不花費高額成本的前提下，我們能做到全部使用再生能源。」Masda地產發展總部主任KhaledAwad說，「我們的能源使用效率非常高，能源需求不低於其他任何城市。」
《世界能源展望2007》數據稱，2030年的世界能源需求增長將遠超過50%。中國和印度合起來佔一次能源需求增長的45%。從現在到2015年，如果主要生產國及消費國沒有盡早採取適當的行動以提供合適的投資環境和構建合理的市場結構，就無法排除石油供應出現供應緊缺，並引發油價突然攀升的可能性。
Mardar行政總裁SultanAlJaber博士說：「Masdar的目標很簡單，就是成為世界未來能源解決方案的中心。我們不僅是說說而已，而是用行動去表現。」
Masdar競標的中國企業
「建成後的Masdar城大約95%的能源供應來自太陽能及風能，」Masdar基礎設施項目負責人RonHeyselaar說，「很難用量化的數據去形容太陽城的太陽能市場潛力，但肯定是巨大的。」
太陽能供應商成為太陽城建設中幾大的「懸念」之一。
「Masdar向全球太陽能企業發出邀請參與此項目，並挑選出30家左右的公司進行測試，目前該項試驗已經進行了兩個月，還將接受16個月的測試，最終Masdar有關項目組將甑選出1至2家供應商，從而為Masdar提供太陽能電池板。」RonHeyselaar表示。
本報獲知，兩家中國企業已入圍測試，其中一家是天威英利新能源有限公司(簡稱英利)。
在1月21舉行的世界未來能源峰會參展的能源企業中，有近10家中國企業參加了世界未來能源峰會的企業展。這些企業都是太陽能生產商，多數是第一次來到阿布扎比，平均花費十萬餘元人民幣。
他們希望借此進入阿聯酋市場。「如果介入太陽城的建設，就意味著叩開了中東市場；儘管中東地區並非中國企業PV主要出口地，但太陽城PV需求量極為可觀，希望能參與太陽城計劃。」一位錯過太陽城PV測試的中國企業負責人說。
英利是中國少有的幾家具備完整PV產業鏈的企業之一，從硅料、硅碇到硅塊、硅片再到電池板、組件以及並網發電等均能提供服務。「我們對自己的技術與市場很有信心，但最終取決於Masdar的選擇。」英利公司人士表示。
RonHeyselaar稱，未參加測試的企業仍然有機會參與太陽城項目。他希望吸收包括中國公司在內的太陽能技術。在資金方面，Masdar也對中國敞開大門。「就在兩個月前，Masdar曾到中國『遊說』私人股權投資者。」Masda創新與投資部負責人ZiadTassabehji表示。
2008年1月31日 星期四
名人講堂－Nano PV總裁Anna Selvan John期能與全球對太陽能產業有熱誠的夥伴攜手共達低成本太陽能發電目標
(Anna Selvan John口述、黃女瑛整理)
Anna Selvan John，2005年12月創立NanoPV擔任總裁(NanoPV目前為非晶矽薄膜太陽能設備技轉廠，大億光電為其台灣策略伙伴)，2001年於美國從事微米晶矽太陽能電池實驗與量產，1998~2001年瑞士國家實驗室Paul scherrer從事高效率薄膜太陽能電池開發，1993~1998年瑞士納紗特爾(Nenchatel)大學IMT實驗室成員
對薄膜太陽能設備市場熟悉的人，相信都了解Nano PV、EPV、Terra PV這3家薄膜太陽能設備廠具有相當的淵源，從Chronar及APS發展而來，擁有相同的實務經驗，不過目前為完全獨立的公司，彼此過往的淵源並不重要，Nano PV非常清楚自己未來要走的路。
我本身擔任過瑞士納紗特爾(Nenchatel)大學IMT實驗室成員之一，該實驗室主要以Micro Morph為主，目前市場上通稱的堆疊式薄膜產品許多源自於該項技術，IMT將這個技術授權給許多公司，這些公司再經歷約10年的研發演變成目前堆疊式薄膜太陽能產品。
從實驗室專注投入研究階段再到實務運作經驗，在非晶矽薄膜太陽能領域已經有16年的歷史，早已預設Nano PV各個不同發展階段的目標，並以降低薄膜太陽能總發電作為成長的動力。
目前Nano PV美國紐澤西9畝大的土地已完成興建，廠房面積達4萬平方米，該廠房主要是用來生產、組裝非晶矽薄膜設備，並規劃設有5MWp的產能線預估於2008年第2季開始量產，該廠主要以研發及設備生產為主，所以非晶矽產能應該不會再擴建。
第一家使用Nanocrystalline結構作為堆疊式薄膜太陽能若以目前多數薄膜太陽能全製程及技術轉移業者採用Microcrystalline結構作為堆疊式薄膜太陽能來看，Nano PV將是第1家使用Nanocrystalline結構業者，這2種結構所製的產品轉換效率相當，個人認為，Nanocrystalline在抗老化上具有相對性的優勢。
而且客戶端若要將非晶矽薄膜設備升級到堆疊式薄膜時，僅需再加設一台化學氣相沈積系統(PECVD)即可完成，若以整體廠房設備為基礎，設備升級成本，僅花費約原設備成本的30~35%，相信，對客戶而言具有相對的競爭優勢。計劃2008年底Nano PV將可以推出轉換效率8.5~10%的堆疊式薄膜太陽能設備。
NanoPV將利用本身特殊透明導電膜(TCO)及光補捉(Light Trapping)技術的優勢，讓光在進入太陽能電池時得以拉長波長，以利釋放更多能量，這個2項技術的結合，主要用來因應各類高轉換效率的太陽能電池。
雖供需異動性大 薄膜市場仍是樂觀可期許多人說，依據統計2010年全球薄膜市場的需求量約達20億瓦，但是宣稱2010年薄膜年產能達10億瓦的家數至少有2家以上，這種潛在供過於求的問題該如何看待？個人認為，宣稱是一回事，2010年是否實際能順利產出目標又是一回事，所以目前來擔憂這個問題似乎過早，最重要的還是要觀察屆時實際產出的動態來看。
再者，需求的變動性其實也不小，主因各國政府的政策一旦制定，可望快速帶動需求的成長，所以2010年全球薄膜市場的需求是否僅為20億瓦，其實仍是有相當大的變數，目前預估2008年全球整體太陽能需求約達30~50億瓦。
若有短暫供過於求的問題產生，個人覺得也不必為這個現象擔憂，因為它不會因而使市場造成浪費資源的狀態，如果未來15年，每年約25~45%的需求年成長量，很快的就會將多出的供給消耗掉。
再來，一旦供過於求的問題產生了，市場將轉變為買方市場，表示消費者有更多的選擇可以選擇價廉物美的產品。
另外，也有人表示，歐洲某些地區已開始抗拒轉換效率7%以下的產品，這樣薄膜產品是否無用武之地？坦白說，我還沒有聽過有任何一個國家有抗拒或拒絕的問題產生，這可能是少數系統廠或客戶端的不同偏好，重點應該轉移到整個太陽能發電系統每瓦的發電成本作為主要探討點，而非一直圍繞在單一轉換效率的問題打轉，轉換效率是影響每瓦發電成本的重要因素之一，但卻不是唯一原因。
期能與全球策略夥伴攜手共創陽光產業NanoPV找尋客戶並無國家、疆域等的限制，而也限於單純的銷售行為，這些客戶對我們而言其實就是策略聯盟的夥伴，我們提供技術及設備，並也持有各個策略夥伴不同比例的股份，期能與這些客戶共同成長，包括技術、產能、市場佔有率的成長，甚至是在各個資本市場公開發行等。
當然，並不是所有的買家或客戶我們都是來者不拒，我希望策略聯盟伙伴能夠有投入太陽能產業的熱情，不是僅專注在一般商業的買賣才投入，更希望能與NanoPV有相同的目標，就是共同為降低太陽能發電成本
我最期望快速達到的目標即是太陽能發電成本與傳統發電成本一樣甚至更低，這個時間點來臨，也就是各國政府取消補助的時候。
NanoPV本身也生產薄膜太陽能電池，而且於美國積極找尋第2塊土地，準備二廠興建用，預估2008年底可以確定落點，而二廠目前規劃以生產非晶矽薄膜太陽能電池為主，計劃2009年第1季第1階段年產能30MWp的產線可以開始稼動。
由於市場的胃納量很大，再加上各個客戶間的行銷定位不同，我不認為NanoPV會與客戶端在薄膜市場產生惡性的競爭，良性競爭會讓彼此成長，但若是以策略伙伴的出發點來看，反而可以讓NanoPV與策略伙伴們攜手共同開創太陽能市場，尤其更能快速達到降低發電成本，讓太陽能發電成本與傳統發電成本相當。
也因為NanoPV本身也投入薄膜太陽能領域的生產與銷售，所以更能夠提供更好的服務，讓我們的策略聯盟伙伴得以快速的成長。
2008年1月30日 星期三
中國半導體照明標準化之重要進展--十餘項普通照明用LED標準立項
中國全國照明電器標準化技術委員會
在中國國家半導體照明工程半導體照明標準體系建設工作指導委員會指導下，在全國照明電器標準化技術委員會、資訊產業部半導體照明技術標準工作組、中國光協光電器件分會及中國照明學會照明燈具委員會等有關單位的大力支持下，聯盟標準化協調推進工作組各項工作穩步進行並取得了重要的進展。
近期全國照明電器標準化技術委員會十餘項有關普通照明用LED標準制定獲得批准立項。在對國外和中國國內普通照明用LED產品調查研究的基礎上，全國照明電器標準化技術委員會項國家標準化管理委員會提出有關普通照明用LED標準制定計劃，國家標準化管理委員會於2007年再第一批、第二批、第四批、第五批和第六批國家標準制修訂計畫項目中已批准11項有關普通照明用LED標準制定項目。同時，全國照明電器標準化技術委員會還向國家發展和改革委員會提出1項<普通照明用發光二極體性能要求>標準制定計劃並已被批准。目前標委會正在組織計劃的實施。具體項目見下表。預計全部專案2008年年底之前完成。
在標準化協調推進工作組成員的共同努力下，LED標準體系已初步建立並在廣泛徵求意見的基礎上日漸完善，不久將會向聯盟內幕公佈。除了LED標準體系即將出籠外，聯盟日前還向業界發佈<整體式LED路燈的測量方法>徵求意見稿，以期為有關主管部門訂定正式標準做好準唄。聯盟在LED標準化協調工作各方面的進展，對今後國家標準的訂定及增強企業整體競爭力有著重要的積極的意義。
在中國國家半導體照明工程半導體照明標準體系建設工作指導委員會指導下，在全國照明電器標準化技術委員會、資訊產業部半導體照明技術標準工作組、中國光協光電器件分會及中國照明學會照明燈具委員會等有關單位的大力支持下，聯盟標準化協調推進工作組各項工作穩步進行並取得了重要的進展。
近期全國照明電器標準化技術委員會十餘項有關普通照明用LED標準制定獲得批准立項。在對國外和中國國內普通照明用LED產品調查研究的基礎上，全國照明電器標準化技術委員會項國家標準化管理委員會提出有關普通照明用LED標準制定計劃，國家標準化管理委員會於2007年再第一批、第二批、第四批、第五批和第六批國家標準制修訂計畫項目中已批准11項有關普通照明用LED標準制定項目。同時，全國照明電器標準化技術委員會還向國家發展和改革委員會提出1項<普通照明用發光二極體性能要求>標準制定計劃並已被批准。目前標委會正在組織計劃的實施。具體項目見下表。預計全部專案2008年年底之前完成。
在標準化協調推進工作組成員的共同努力下，LED標準體系已初步建立並在廣泛徵求意見的基礎上日漸完善，不久將會向聯盟內幕公佈。除了LED標準體系即將出籠外，聯盟日前還向業界發佈<整體式LED路燈的測量方法>徵求意見稿，以期為有關主管部門訂定正式標準做好準唄。聯盟在LED標準化協調工作各方面的進展，對今後國家標準的訂定及增強企業整體競爭力有著重要的積極的意義。
- 2008年中國普通照明用LED國家標準計畫
序號／項目編／項目名／標準性質／採用國際國外標準／制、修訂
- 20070403-Q-607／燈的控制裝置第14部分:LED模組用直流或交流電子控制裝置的特殊要求／強制／IEC 61247-2-13:2006E.1.／制訂
- 20070405-Q-607／雜類燈座第3部份:LED模組用連接器-特殊要求／強制／IEC 60838-2-2:2006／制訂
- 20077479-T-607／普通照明用LED測試方法(發光二極體測量方法)／推薦／CIE 127:1997／制訂
- 20072781-T-607／普通照明LED模組用直流/交流電子控制裝置性能要求／推薦／IEC 62384:2006 Ed.1.0／制訂
- 20079261-T-607／道路照明用LED燈／推薦／／制訂
- 20079282-T-607／普通照明用LED燈和LED模組術語和定義／推薦／／制訂
- 20079283-T-607／普通照明用LED模組安全要求／強制／IEC 62031／制訂
- 20079284-T-607／普通照明用LED模組性能要求／推薦／／制訂
- 20079285-T-607／普通照明用電壓>50V自鎮流LED燈安全要求／強制／／制訂
- 20079286-T-607／普通照明用電壓>50V自鎮流LED燈性能要求／推薦／／制訂
- 20079297-T-607／裝飾照明用LED燈／推薦／／制定
- 2008年中國普通照明用LED行業標準計畫
序號／項目編號／項目名稱／標準性質／採用國際國外標準／制、修訂
- Q2005-036T／普通照明用發光二極體性能要求／推薦／／制訂
2008年1月29日 星期二
施正榮的大牌局：光榮背後鮮為人知的故事
陳其玨/上海證券報
僅僅五年時間,施正榮完成從科學家到中國首富的完美轉身。
然而,有誰知道,近年來施正榮一直在玩一個驚心動魄、生死攸關的大牌局。
有誰知道,當初與國企的股權糾葛曾讓施正榮放出狠話: "他們不退我退,股票、公司我都不要了。"
有誰知道,當初與“擁硅王者”高價簽下10年供應大單,施正榮經歷的艱難談判:"大丈夫能屈能伸,該彎腰時還是得彎腰。"
有誰知道，當光伏業財富神話屢屢上演時，無數“害群之馬”昧著良心無視硅片品質，施正榮難掩心中義憤："你的客戶都死掉了，你還會活著嗎？"
施正榮，1963年生，祖籍江蘇揚中。1983年畢業于長春光機學院，獲學士學位；1986年畢業于中國科學院上海光學精密機械研究所，獲碩士學位；1988年留學澳大利亞新南威爾斯大學，師從“世界太陽能之父"馬丁－格林教授，1992年獲太陽能科學博士學位，成為世界上攻克“如何將硅薄膜生長在玻璃上”難題的第一人，個人持有10多項太陽能電池技術發明專利。
2001年1月，回國創辦無錫尚德太陽能電力有限公司，現任公司董事長兼CEO。2006年8月8日被紐約證券交易所聘任為國際顧問委員會成員，成為30位紐交所國際顧問唯一的中國大陸顧問。2007年獲“安永企業家獎。
三年來，施正榮一直在玩一個驚心動魄、生死攸關的大牌局。牌局的一方是他和他創辦的尚德太陽能電力有限公司，另一方則先後有無錫當地的利益糾葛者、光伏上游的利益關聯者與市場內外的利益競逐者；賭注則是他身為中國光伏業領軍人物的行業聲望以及尚德公司的榮辱存亡。
在和這三方對局的過程中，施正榮屢屢遭遇凶險，卻每次都能化險為夷。對此，坊間有人感嘆，“施每次出牌都能出在點子上”；也有人艷羨，“施博士是幸運”；而施正榮自己則坦陳，“正因為有了光伏市場，才有了今天的尚德。＂
如今，尚德電力已成功躋身全球頂尖的太陽能企業之列。2007年底，尚德電力完成產量360兆瓦，形成540兆瓦生產能力，實現銷售收入超100億，公司市值突破百億美元，進入世界光伏前三強。如果以去年公司產量360兆瓦穩定運行25年計算，可產生100億度綠色電力，相當於減少燃燒500萬噸標準煤，減排735萬噸二氧化碳。這一成績為尚德電力贏得了“最佳社會責任年度企業獎”的殊譽，而施正榮本人也榮膺“2007安永企業家獎”。 某種程度上，施正榮距離這場牌局的“大滿貫”已越來越近…… ＂以退為進”促成“赴外上市”
2007年12月的一個下午，整個無錫市都籠罩在濛濛細雨之中。這已是本報記者三個月中第二度來此採訪施正榮，而採訪的地點已從這家公司的老廠區換到了新的大樓。那是一棟全部採用太陽能供電的宏大建築，樓外的太陽能玻璃幕墻儘管尚未完工，但一根根斜拉的粗實鋼筋卻已分明折射出濃重的超現代風格。
僅僅在三個月前，當記者尋址來到位於無錫市經濟開發區長江路上的尚德老廠時，放眼儘是新力、松下等國際大廠的巨幅標牌，卻難覓尚德公司的蹤跡。最後，在“小天鵝”廠房對面一處廠區門口，終於從數十家公司的銘牌堆中找到了尚德的名字。這家在紐約證交所上市的國內光伏老大就是從這裡蹣跚起步，而施正榮也是在這裡開始了一場曠日持久的大牌局……
一個關於尚德最初如何在無錫落戶的故事如今已眾所週知：那是2001年的一天，施正榮在無錫當地一次論壇上作了關於太陽能產業的發展報告。很快，他被台下聽報告的無錫市領導看中並決定在當地投資建廠。由於缺少啟動資金，當地政府甚至動用了行政影響力，為尚德公司拉來了8家國企股東，共出資600萬美元，佔75%股權；施自己也拿出了在澳洲的兩年薪水40萬美元，加上160萬美元的技術參股，持股25%，這才有了尚德公司的雛形。
然而，外界未必清楚的是，這8家一度在尚德公司創業之初扮演關鍵角色的國企卻在若干年後成為阻礙企業進一步躍升的天花板。確切地說，施正榮遇到了一個和國內很多企業在轉型過程中所遭逢過的相同的難題。
2005年上半年，此時的尚德公司已逐漸從步步荊棘的草創期中走出，企業運營步入正軌，效益蒸蒸日上。僅投產後的第二年，尚德公司就獲得90多萬美元利潤；到了2004年，尚德的利潤更接近2000萬美元。至此，公司的IPO也開始提上日程。
一個流傳頗廣的故事是，2005年9月18日晚，當施正榮在一場職工合唱比賽中汗流浹背地唱完《在希望的田野上》後，便下定決心去紐交所上市。但對於一家國有股佔絕對權重的中國企業來說，海外IPO談何容易：國家政策限制不說，海外資本市場對國有股的重重顧慮也是一大牽絆。
與此同時，一些海外風投基金亦開始關注到這家風頭正勁的中國光伏企業，前者的介入與否同樣直接關係到後者的海外IPO能否成行。
更讓施正榮感到為難的是，部分無錫本土的國有股股東憑藉企業出資人的身份開始對公司經營指手畫腳，而施本人雖對太陽能行業瞭如指掌，卻時刻感到如芒刺背。
到了這一刻，昔日的戰略夥伴已成為這場大牌局中水火不容的對手??企業要私有化、作為利益糾纏方的國有股卻不願退出??尚德公司的前景幾乎可用命懸一線來形容。
無奈之下，施正榮的第一種牌技“以退為進”出手了。據他回憶，當時他已做好最壞的打算：“他們不退我退，什麼股票、公司都不要了。
起初，無錫當地的利益糾纏方不為所動，“他們認為尚德已經發展到這個地步了，技術都有了，有他(施正榮)沒他無所謂”。
隨著雙方的分歧和矛盾日益激化，衝突的火苗終於燒到無錫市委書記楊衛澤的面前。雙方都希望這位當家人能出面解決分歧，但後者並未馬上給出答案。
這其中有一段鮮為人知的小插曲。在無錫市的一次辦公會議上，楊衛澤耐人尋味地說道：“假設一個星球上有三個人，兩個男的，一個女的，如果只能選其中兩個的話我們肯定會選一男一女，道理很簡單??為了繁衍後代。如果一個國家有三家單位，一家企業、一個政府、一家事業單位，同樣也只能選兩家的話，那麼我們只會選企業和政府，而不會去選那個事業單位。為什麼？因為政府要靠企業，企業是納稅人。基於這一點，企業應該發展，企業家應該發展。政府不應該與企業在利益上發生衝突，國有股應該從一般企業中退出。”最終，市委書記還是旗幟鮮明地站在施正榮一邊。
隨後的牌局就順利得多了：國有股在獲得十幾倍收益後套現退出；高盛、英聯、法國Natexis、尤科、西班牙普凱等多家海外機構得以順利入股；施正榮自己則成為尚德的大股東。
＂這道難關走過後，其他問題都好解決。因為後來的很多問題都屬於技術問題，是在你能力範圍之內能解決的。而當時那些問題是超越你能力範圍的，再努力也沒辦法。”施正榮說。
能屈能伸”贏得“硅料之爭” 改制的成功讓施正榮從牌局的配角變為主角。此後，牌局的演進幾乎都在這位技術派“莊家”的掌控之中，尤其是2005年下半年尚德登陸紐交所一役為他贏得這場牌局開局以來最大的一筆“彩頭。
然而，進入2006年後，全球光伏產業蓬勃興起，作為光伏電池主要原料的多晶硅陷入嚴重供不應求的境地，價格更是一路飆升。施正榮再次感覺到手中拿的這副牌對自己並不很有利??畢竟，尚德只是一家下游組件廠商，儘管技術先進，但巧婦難為無米之炊，缺少上游原料就不可能維持生產並滿足產能擴張的需要。
2006年年中，尚德電力與全球老牌硅料供應商、美國紐交所主板上市的MEMC公司簽訂了一份長達10年的多晶硅供貨合同。雙方約定，MEMC將在未來10年內向尚德提供價值50-60億美元的太陽能級硅料。作為採購合同的一部分，尚德將向MEMC提供資金資助，用於擴大MEMC的產能，以保證MEMC對尚德的穩定供應能力。
這份大單終於讓施正榮可以坐下來喘口氣，但圍繞該合同展開的談判過程卻異常艱辛。
在光伏界向有“擁硅者為王”一說，MEMC正是這樣的“王者”。基於這種行業地位，MEMC向尚德開出的條件極為苛刻，留給施正榮討價還價的餘地少之又少。在長達兩個月的時間內，施正榮幾乎每天都和對方CEO電話交流。由於MEMC開價極高，在尚德公司內部也產生了不同意見。有人說對方賺的錢太多了，而施正榮則深知這場牌局的勝負在此一舉。於是，他的第二種牌技??“能屈能伸”果斷出手。“大丈夫能屈能伸，該屈的時候就得屈，背脊不是很硬的時候就必須屈。哪天等你的背脊硬了，就不用再委屈自己了。”他勸說其他高層，不要去算人家賺了多少，只要算自己能賺多少，“我們行業現在就是這麼個狀況，在一定的時候，要你‘彎腰’還是得‘彎腰’上海證券報記者了解到，當時硅料黑市價已經高達每公斤200美元，而尚德這份大單的協議價差不多是黑市價的一半。儘管當時看起來尚德為這份大單付出了很多，但如果放到現在，倘沒有這份大單，他們付出的就會更多。
＂這個合同對我們很關鍵。如果沒有這個合同，我們也會和別的企業那樣遭遇硅材料緊張。而現在我們卻可以正常開工。”施正榮說這話的時候已臨近2007年歲末。此時，全球光伏市場剛剛度過多晶硅最緊缺、價格上漲最瘋狂的一季。也是從10年大單簽訂之時起，全球硅材料的緊張態勢日甚一日。資料顯示，2006年第四季度，多晶硅黑市價突破每公斤300美元。正當多數分析師都認為此價格難再有大幅提升機會時，2007年下半年，多晶硅價格再度飆漲，12月更是創出每公斤400美元的天價。 而這份10年合同加上去年簽訂的其他大單可以保證尚德從2009年起每年獲得2000噸硅料的穩定供應。由此，施正榮在這場近乎生死時速的多晶硅博弈中再度贏得了先手。 “行業良馬”痛斥“害群之馬” 但勝負並未就此一槌定音，新入場者的增加讓這個大牌局的變數陡然大增。由於施正榮等先行者在這場以“太陽能”名義進行的牌局中賺得盆滿缽滿，越來越多的新玩家也在過去兩年爭先恐後地擠入。其中，僅跟隨尚德赴美上市的國內光伏企業就有林洋新能源、江西賽維、天合光能、中電光伏、阿特斯、英利新能源等7家，至於其他未上市的更是如雨後春筍般冒出。更嚴峻的是，一些新玩家無視遊戲規則，在這場大牌局中扮演了“害群之馬”的角色。＂我現在最擔心的就是中國光伏企業的品質問題，這值得我們站在一個行業的高度進行呼籲。應該看到，只要一家中國企業出現品質問題會給整個行業帶來麻煩，因為都是‘made in China’。”施正榮憂心忡忡地說。 據他透露，去年硅材料最緊張的時候，中國硅片廠每家每戶都在滿負荷運行，但尚德後來發現，有些硅片廠生產出來的硅片品質非常差，或轉換效率極低，或衰減很快。“我們曾經告訴這些企業，如果再有這樣的情況要在業內曝光。” 而更離譜的是，還有家國內光伏電池企業的老闆竟在公開場合宣稱，“我們反正是做組件的，只要組件能賣掉，品質問題最後都可由光伏成品廠商來負責＂
“這種心態還了得嗎？他們認為問題不會波及到他們，但你的客戶都死掉了，你還會活著嗎？帶著這樣的心態還能做得好事業嗎？”說到這裡，施正榮難掩心中義憤。
在他看來，一旦哪個行業有錢賺，參與進來的人就多，這本無可厚非。但問題在於，這些新來者抱著怎樣的目的進來？對行業的了解又有多深？
“別的不說，首先，我們做企業的哲學就在於不是為了賺錢的目的，而是帶著為人類解決問題的想法去做的。我們始終是帶著使命感。其次，我們對這個行業的了解是全方位的，這就使我們在決策的過程中能找到‘大牌’，那結果當然就很不一樣。”施正榮這樣解釋他在這場大牌局中能每每出大牌的原因所在。他同時表示，尚德國際化的技術團隊以及產業鏈資源的整合能力都是成功的關鍵。“產業鏈是利益共同體，是唇齒相依的關係。從心理上講，賣總想賣得高，買總想買得低；但實際上，這有個度的問題。”施正榮指出，尚德已是世界第三大光伏電池組件製造商，任何一家硅片廠商恐怕都想和尚德發生點關係，“但如果價格高到買不起或買了之後沒有贏利，那麼一旦尚德沒有了，對供應商又有什麼好處？我們和下游客戶的關係也是如此，產品價格賣得低也得有個度。” 在他眼中，打價格戰的企業同樣是這把牌局中的害群之馬。但他並不認為光伏業會變成又一個彩電。
＂對光伏業來說，誰打價格戰誰就第一個會犧牲掉。這是由於光伏和家電有本質不同，人們選擇尚德不是因為價格低，而是品質好。你打價格戰，我不打；你沒有盈利，我就有。尚德不會因為對手的價格賣得便宜就失去市場。要做到這一點，關鍵在於你能夠向客戶提供什麼樣的額外價值＂
“我們有自己的主見，不像有些企業只會道聽途說，結果每天都很不安。我清楚地知道什麼是對，什麼是錯。我能看到十年後的情況，當然不會有什麼風險。”施正榮道出了他之所以敢在這把牌局中不斷下大注的原因。
他最後向本報記者預測，到2010年，國內光伏產業會有一個比較大的洗牌過程。
儘管這個牌局尚未終局，這位前中國首富似乎已看到了結果，但牌局的演進是否真的會如他所料？
僅僅五年時間,施正榮完成從科學家到中國首富的完美轉身。
然而,有誰知道,近年來施正榮一直在玩一個驚心動魄、生死攸關的大牌局。
有誰知道,當初與國企的股權糾葛曾讓施正榮放出狠話: "他們不退我退,股票、公司我都不要了。"
有誰知道,當初與“擁硅王者”高價簽下10年供應大單,施正榮經歷的艱難談判:"大丈夫能屈能伸,該彎腰時還是得彎腰。"
有誰知道，當光伏業財富神話屢屢上演時，無數“害群之馬”昧著良心無視硅片品質，施正榮難掩心中義憤："你的客戶都死掉了，你還會活著嗎？"
施正榮，1963年生，祖籍江蘇揚中。1983年畢業于長春光機學院，獲學士學位；1986年畢業于中國科學院上海光學精密機械研究所，獲碩士學位；1988年留學澳大利亞新南威爾斯大學，師從“世界太陽能之父"馬丁－格林教授，1992年獲太陽能科學博士學位，成為世界上攻克“如何將硅薄膜生長在玻璃上”難題的第一人，個人持有10多項太陽能電池技術發明專利。
2001年1月，回國創辦無錫尚德太陽能電力有限公司，現任公司董事長兼CEO。2006年8月8日被紐約證券交易所聘任為國際顧問委員會成員，成為30位紐交所國際顧問唯一的中國大陸顧問。2007年獲“安永企業家獎。
三年來，施正榮一直在玩一個驚心動魄、生死攸關的大牌局。牌局的一方是他和他創辦的尚德太陽能電力有限公司，另一方則先後有無錫當地的利益糾葛者、光伏上游的利益關聯者與市場內外的利益競逐者；賭注則是他身為中國光伏業領軍人物的行業聲望以及尚德公司的榮辱存亡。
在和這三方對局的過程中，施正榮屢屢遭遇凶險，卻每次都能化險為夷。對此，坊間有人感嘆，“施每次出牌都能出在點子上”；也有人艷羨，“施博士是幸運”；而施正榮自己則坦陳，“正因為有了光伏市場，才有了今天的尚德。＂
如今，尚德電力已成功躋身全球頂尖的太陽能企業之列。2007年底，尚德電力完成產量360兆瓦，形成540兆瓦生產能力，實現銷售收入超100億，公司市值突破百億美元，進入世界光伏前三強。如果以去年公司產量360兆瓦穩定運行25年計算，可產生100億度綠色電力，相當於減少燃燒500萬噸標準煤，減排735萬噸二氧化碳。這一成績為尚德電力贏得了“最佳社會責任年度企業獎”的殊譽，而施正榮本人也榮膺“2007安永企業家獎”。 某種程度上，施正榮距離這場牌局的“大滿貫”已越來越近…… ＂以退為進”促成“赴外上市”
2007年12月的一個下午，整個無錫市都籠罩在濛濛細雨之中。這已是本報記者三個月中第二度來此採訪施正榮，而採訪的地點已從這家公司的老廠區換到了新的大樓。那是一棟全部採用太陽能供電的宏大建築，樓外的太陽能玻璃幕墻儘管尚未完工，但一根根斜拉的粗實鋼筋卻已分明折射出濃重的超現代風格。
僅僅在三個月前，當記者尋址來到位於無錫市經濟開發區長江路上的尚德老廠時，放眼儘是新力、松下等國際大廠的巨幅標牌，卻難覓尚德公司的蹤跡。最後，在“小天鵝”廠房對面一處廠區門口，終於從數十家公司的銘牌堆中找到了尚德的名字。這家在紐約證交所上市的國內光伏老大就是從這裡蹣跚起步，而施正榮也是在這裡開始了一場曠日持久的大牌局……
一個關於尚德最初如何在無錫落戶的故事如今已眾所週知：那是2001年的一天，施正榮在無錫當地一次論壇上作了關於太陽能產業的發展報告。很快，他被台下聽報告的無錫市領導看中並決定在當地投資建廠。由於缺少啟動資金，當地政府甚至動用了行政影響力，為尚德公司拉來了8家國企股東，共出資600萬美元，佔75%股權；施自己也拿出了在澳洲的兩年薪水40萬美元，加上160萬美元的技術參股，持股25%，這才有了尚德公司的雛形。
然而，外界未必清楚的是，這8家一度在尚德公司創業之初扮演關鍵角色的國企卻在若干年後成為阻礙企業進一步躍升的天花板。確切地說，施正榮遇到了一個和國內很多企業在轉型過程中所遭逢過的相同的難題。
2005年上半年，此時的尚德公司已逐漸從步步荊棘的草創期中走出，企業運營步入正軌，效益蒸蒸日上。僅投產後的第二年，尚德公司就獲得90多萬美元利潤；到了2004年，尚德的利潤更接近2000萬美元。至此，公司的IPO也開始提上日程。
一個流傳頗廣的故事是，2005年9月18日晚，當施正榮在一場職工合唱比賽中汗流浹背地唱完《在希望的田野上》後，便下定決心去紐交所上市。但對於一家國有股佔絕對權重的中國企業來說，海外IPO談何容易：國家政策限制不說，海外資本市場對國有股的重重顧慮也是一大牽絆。
與此同時，一些海外風投基金亦開始關注到這家風頭正勁的中國光伏企業，前者的介入與否同樣直接關係到後者的海外IPO能否成行。
更讓施正榮感到為難的是，部分無錫本土的國有股股東憑藉企業出資人的身份開始對公司經營指手畫腳，而施本人雖對太陽能行業瞭如指掌，卻時刻感到如芒刺背。
到了這一刻，昔日的戰略夥伴已成為這場大牌局中水火不容的對手??企業要私有化、作為利益糾纏方的國有股卻不願退出??尚德公司的前景幾乎可用命懸一線來形容。
無奈之下，施正榮的第一種牌技“以退為進”出手了。據他回憶，當時他已做好最壞的打算：“他們不退我退，什麼股票、公司都不要了。
起初，無錫當地的利益糾纏方不為所動，“他們認為尚德已經發展到這個地步了，技術都有了，有他(施正榮)沒他無所謂”。
隨著雙方的分歧和矛盾日益激化，衝突的火苗終於燒到無錫市委書記楊衛澤的面前。雙方都希望這位當家人能出面解決分歧，但後者並未馬上給出答案。
這其中有一段鮮為人知的小插曲。在無錫市的一次辦公會議上，楊衛澤耐人尋味地說道：“假設一個星球上有三個人，兩個男的，一個女的，如果只能選其中兩個的話我們肯定會選一男一女，道理很簡單??為了繁衍後代。如果一個國家有三家單位，一家企業、一個政府、一家事業單位，同樣也只能選兩家的話，那麼我們只會選企業和政府，而不會去選那個事業單位。為什麼？因為政府要靠企業，企業是納稅人。基於這一點，企業應該發展，企業家應該發展。政府不應該與企業在利益上發生衝突，國有股應該從一般企業中退出。”最終，市委書記還是旗幟鮮明地站在施正榮一邊。
隨後的牌局就順利得多了：國有股在獲得十幾倍收益後套現退出；高盛、英聯、法國Natexis、尤科、西班牙普凱等多家海外機構得以順利入股；施正榮自己則成為尚德的大股東。
＂這道難關走過後，其他問題都好解決。因為後來的很多問題都屬於技術問題，是在你能力範圍之內能解決的。而當時那些問題是超越你能力範圍的，再努力也沒辦法。”施正榮說。
能屈能伸”贏得“硅料之爭” 改制的成功讓施正榮從牌局的配角變為主角。此後，牌局的演進幾乎都在這位技術派“莊家”的掌控之中，尤其是2005年下半年尚德登陸紐交所一役為他贏得這場牌局開局以來最大的一筆“彩頭。
然而，進入2006年後，全球光伏產業蓬勃興起，作為光伏電池主要原料的多晶硅陷入嚴重供不應求的境地，價格更是一路飆升。施正榮再次感覺到手中拿的這副牌對自己並不很有利??畢竟，尚德只是一家下游組件廠商，儘管技術先進，但巧婦難為無米之炊，缺少上游原料就不可能維持生產並滿足產能擴張的需要。
2006年年中，尚德電力與全球老牌硅料供應商、美國紐交所主板上市的MEMC公司簽訂了一份長達10年的多晶硅供貨合同。雙方約定，MEMC將在未來10年內向尚德提供價值50-60億美元的太陽能級硅料。作為採購合同的一部分，尚德將向MEMC提供資金資助，用於擴大MEMC的產能，以保證MEMC對尚德的穩定供應能力。
這份大單終於讓施正榮可以坐下來喘口氣，但圍繞該合同展開的談判過程卻異常艱辛。
在光伏界向有“擁硅者為王”一說，MEMC正是這樣的“王者”。基於這種行業地位，MEMC向尚德開出的條件極為苛刻，留給施正榮討價還價的餘地少之又少。在長達兩個月的時間內，施正榮幾乎每天都和對方CEO電話交流。由於MEMC開價極高，在尚德公司內部也產生了不同意見。有人說對方賺的錢太多了，而施正榮則深知這場牌局的勝負在此一舉。於是，他的第二種牌技??“能屈能伸”果斷出手。“大丈夫能屈能伸，該屈的時候就得屈，背脊不是很硬的時候就必須屈。哪天等你的背脊硬了，就不用再委屈自己了。”他勸說其他高層，不要去算人家賺了多少，只要算自己能賺多少，“我們行業現在就是這麼個狀況，在一定的時候，要你‘彎腰’還是得‘彎腰’上海證券報記者了解到，當時硅料黑市價已經高達每公斤200美元，而尚德這份大單的協議價差不多是黑市價的一半。儘管當時看起來尚德為這份大單付出了很多，但如果放到現在，倘沒有這份大單，他們付出的就會更多。
＂這個合同對我們很關鍵。如果沒有這個合同，我們也會和別的企業那樣遭遇硅材料緊張。而現在我們卻可以正常開工。”施正榮說這話的時候已臨近2007年歲末。此時，全球光伏市場剛剛度過多晶硅最緊缺、價格上漲最瘋狂的一季。也是從10年大單簽訂之時起，全球硅材料的緊張態勢日甚一日。資料顯示，2006年第四季度，多晶硅黑市價突破每公斤300美元。正當多數分析師都認為此價格難再有大幅提升機會時，2007年下半年，多晶硅價格再度飆漲，12月更是創出每公斤400美元的天價。 而這份10年合同加上去年簽訂的其他大單可以保證尚德從2009年起每年獲得2000噸硅料的穩定供應。由此，施正榮在這場近乎生死時速的多晶硅博弈中再度贏得了先手。 “行業良馬”痛斥“害群之馬” 但勝負並未就此一槌定音，新入場者的增加讓這個大牌局的變數陡然大增。由於施正榮等先行者在這場以“太陽能”名義進行的牌局中賺得盆滿缽滿，越來越多的新玩家也在過去兩年爭先恐後地擠入。其中，僅跟隨尚德赴美上市的國內光伏企業就有林洋新能源、江西賽維、天合光能、中電光伏、阿特斯、英利新能源等7家，至於其他未上市的更是如雨後春筍般冒出。更嚴峻的是，一些新玩家無視遊戲規則，在這場大牌局中扮演了“害群之馬”的角色。＂我現在最擔心的就是中國光伏企業的品質問題，這值得我們站在一個行業的高度進行呼籲。應該看到，只要一家中國企業出現品質問題會給整個行業帶來麻煩，因為都是‘made in China’。”施正榮憂心忡忡地說。 據他透露，去年硅材料最緊張的時候，中國硅片廠每家每戶都在滿負荷運行，但尚德後來發現，有些硅片廠生產出來的硅片品質非常差，或轉換效率極低，或衰減很快。“我們曾經告訴這些企業，如果再有這樣的情況要在業內曝光。” 而更離譜的是，還有家國內光伏電池企業的老闆竟在公開場合宣稱，“我們反正是做組件的，只要組件能賣掉，品質問題最後都可由光伏成品廠商來負責＂
“這種心態還了得嗎？他們認為問題不會波及到他們，但你的客戶都死掉了，你還會活著嗎？帶著這樣的心態還能做得好事業嗎？”說到這裡，施正榮難掩心中義憤。
在他看來，一旦哪個行業有錢賺，參與進來的人就多，這本無可厚非。但問題在於，這些新來者抱著怎樣的目的進來？對行業的了解又有多深？
“別的不說，首先，我們做企業的哲學就在於不是為了賺錢的目的，而是帶著為人類解決問題的想法去做的。我們始終是帶著使命感。其次，我們對這個行業的了解是全方位的，這就使我們在決策的過程中能找到‘大牌’，那結果當然就很不一樣。”施正榮這樣解釋他在這場大牌局中能每每出大牌的原因所在。他同時表示，尚德國際化的技術團隊以及產業鏈資源的整合能力都是成功的關鍵。“產業鏈是利益共同體，是唇齒相依的關係。從心理上講，賣總想賣得高，買總想買得低；但實際上，這有個度的問題。”施正榮指出，尚德已是世界第三大光伏電池組件製造商，任何一家硅片廠商恐怕都想和尚德發生點關係，“但如果價格高到買不起或買了之後沒有贏利，那麼一旦尚德沒有了，對供應商又有什麼好處？我們和下游客戶的關係也是如此，產品價格賣得低也得有個度。” 在他眼中，打價格戰的企業同樣是這把牌局中的害群之馬。但他並不認為光伏業會變成又一個彩電。
＂對光伏業來說，誰打價格戰誰就第一個會犧牲掉。這是由於光伏和家電有本質不同，人們選擇尚德不是因為價格低，而是品質好。你打價格戰，我不打；你沒有盈利，我就有。尚德不會因為對手的價格賣得便宜就失去市場。要做到這一點，關鍵在於你能夠向客戶提供什麼樣的額外價值＂
“我們有自己的主見，不像有些企業只會道聽途說，結果每天都很不安。我清楚地知道什麼是對，什麼是錯。我能看到十年後的情況，當然不會有什麼風險。”施正榮道出了他之所以敢在這把牌局中不斷下大注的原因。
他最後向本報記者預測，到2010年，國內光伏產業會有一個比較大的洗牌過程。
儘管這個牌局尚未終局，這位前中國首富似乎已看到了結果，但牌局的演進是否真的會如他所料？
2008年1月28日 星期一
臺灣陽傑科技LED路燈通過多項安全認證
週一, 01/28/2008 - 11:41 — Emma
近日，臺灣陽傑科技表示，其LED路燈分別通過美國UL、臺灣CNS、歐洲CE、大陸CQC的國際安全認證，為臺灣LED業界的首例，並首度證明HB LED照明燈具可以通過現有燈具安全標準。
陽傑科技LED路燈在防水、防塵、電子特性等專案，均通過多項國際照明燈具與景觀燈具安全規範，包含UL、CE、CQC、CNS等，分別代表美國、歐盟、大陸與臺灣的安全標章，成為第1家通過現有燈具安全規範的LED燈具廠商，有助於拓展歐美等先進國家市場。
陽傑科技採用LED燈具的主要散熱元件為回路熱管（LHP），具全球獨家專利，曾經過美國太空總署（NASA）的高規格檢驗通過，將LED熱能引導至燈具外殼，可使用於零-30度~ 50度的環境，具有重量輕、柔性結構、可遠距離傳熱、不需要風扇等多項特點，可有效應用於高功率LED燈具，取代傳統龐大且笨重的鰭片散熱結構。
陽傑科技表示，LED照明應用起飛，2008年將發表多款LED室內外燈具。
近日，臺灣陽傑科技表示，其LED路燈分別通過美國UL、臺灣CNS、歐洲CE、大陸CQC的國際安全認證，為臺灣LED業界的首例，並首度證明HB LED照明燈具可以通過現有燈具安全標準。
陽傑科技LED路燈在防水、防塵、電子特性等專案，均通過多項國際照明燈具與景觀燈具安全規範，包含UL、CE、CQC、CNS等，分別代表美國、歐盟、大陸與臺灣的安全標章，成為第1家通過現有燈具安全規範的LED燈具廠商，有助於拓展歐美等先進國家市場。
陽傑科技採用LED燈具的主要散熱元件為回路熱管（LHP），具全球獨家專利，曾經過美國太空總署（NASA）的高規格檢驗通過，將LED熱能引導至燈具外殼，可使用於零-30度~ 50度的環境，具有重量輕、柔性結構、可遠距離傳熱、不需要風扇等多項特點，可有效應用於高功率LED燈具，取代傳統龐大且笨重的鰭片散熱結構。
陽傑科技表示，LED照明應用起飛，2008年將發表多款LED室內外燈具。
CTO技術觀－陽傑科技指導教授黃秉鈞克服散熱問題點亮照明路
簡評:來看看競爭者的技術進展.
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曹其瑋／DigiTimes.com
LED未來將有長期需求是確定的方向，一般認為近3年的時間，主要成長動能來自LCD背光源的需求，2009∼2010年起，則可望興起一波一般照明需求的成長。
一般照明是LED產業業者十分看好的終極應用，屆時需求將十分可觀，不過以現階段LED所能達到的效率來看，落實應該還有相當的一段時間，在一般照明之前，特殊照明的使用便會一件一件的發生，包括建築照明和飛機燈逐漸有市場，路燈、礦工燈、隧道燈等，將會在未來慢慢看到。
為什麼一般照明的市場還要等好幾年？LED價格太高、效率不夠、衰減問題、壽命問題都令人質疑，而且LED用作照明的方式正處於新生兒的階段，系統技術更是不成熟；此外，由於沒有人使用過，因此也沒人能夠證明LED照明能像現在既有燈泡或燈管，持續使用好幾年，也增加一個新技術推展到市場的困難度。
LED上游業者認為，路燈會是今年愈來愈熱的領域，中國大陸由於電力缺乏，尤其有廣大的需求，2007年很有機會是LED路燈元年；因此本期「CTO技術觀」專訪現在台灣廠商中，在LED路燈領域腳步較快的陽傑科技指導教授黃秉鈞；台灣已有部分廠商提供原型產品或小量出貨，陽傑也已進入量產階段，陽傑董事長林美東表示，中國大陸有10幾個城市都表達高度興趣，中國大陸可望是市場最早崛起的地區。
黃秉鈞教授擅長的是散熱處理技術，LED系統技術開發上，散熱往往是最難突破的關鍵點，舉個現在當紅的LCD背光源應用為例，廠商多半就是認為LED效率還不夠，致使顆數太多，散熱問題難以突破，導致商品化困難。
為什麼一般照明的市場還要等好幾年？LED價格太高、效率不夠、衰減問題、壽命問題都令人質疑，而且LED用作照明的方式正處於新生兒的階段，系統技術更是不成熟；此外，由於沒有人使用過，因此也沒人能夠證明LED照明能像現在既有燈泡或燈管，持續使用好幾年，也增加一個新技術推展到市場的困難度。
LED上游業者認為，路燈會是今年愈來愈熱的領域，中國大陸由於電力缺乏，尤其有廣大的需求，2007年很有機會是LED路燈元年；因此本期「CTO技術觀」專訪現在台灣廠商中，在LED路燈領域腳步較快的陽傑科技指導教授黃秉鈞；台灣已有部分廠商提供原型產品或小量出貨，陽傑也已進入量產階段，陽傑董事長林美東表示，中國大陸有10幾個城市都表達高度興趣，中國大陸可望是市場最早崛起的地區。
黃秉鈞教授擅長的是散熱處理技術，LED系統技術開發上，散熱往往是最難突破的關鍵點，舉個現在當紅的LCD背光源應用為例，廠商多半就是認為LED效率還不夠，致使顆數太多，散熱問題難以突破，導致商品化困難。
事實上，大家對LED質疑的光衰減、壽命問題，就是因為散熱處理不佳所造成的；黃秉鈞引進LHP散熱技術，並以16個月的實際操作，證明因有效散熱，致使衰減問題幾乎沒有發生，因而推估使用可達5萬小時。
使用壽命問題解決，符合市場期待之一，接下來就是最令人關切的價格問題，黃秉鈞對此也精算過，即便一支LED路燈的價格至少要3萬元，相較現行的高壓鈉燈的8,000∼9,000元高得多，然而由LED省電至少3成的後續電費成本估算，使用3年後兩者成本便相等，後續使用LED燈較高壓鈉燈省下更多的電費，使得兩者成本愈拉愈遠。
事實上，前一波油價飆漲，已經提醒世人，因為新興國家的大量需求，能源危機隨時有可能再度引爆，節能和綠色產業已是未來長期明星，投入也是對地球的一大貢獻。基於此立場，也促使投資陽傑的江陵集團董事長林美東對於黃秉鈞教授的節能研發長期支持。
陽傑科技的成立
市場上對陽傑的名字很陌生，公司的規模也不大，除了LED界以外恐怕鮮有人知；它是台大新能源中心育成的第一家公司，2005年由江陵機電獨立出來，LED路燈系統是公司投入開發的第一項產品。
黃秉鈞為何會開發起都沒有人做過的LED路燈呢？他在台大機械系教書30年，散熱和能源是長期的研究領域，1999年時注意到太空技術領域有一項新技術迴路熱管LHP由俄羅斯科學院提出來，但是價格高達15萬美元，他認為該技術一來應該可以商品化應用到各種需要散熱的領域，二來價格實在不需要這麼貴，量產之後應該可以降至10美元，加上他本身和烏克蘭關係就很好，遂進行技術合作移轉。
圖說：LHP是內含液體的封閉循環管，首先在熱源處因高溫而使液體生成水蒸氣，隨後流經冷凝管，水蒸氣因而凝結為水，凝結後的液體又經由毛細現象作用再流回熱源端，液體就是如此週而復始地在LHP中進行降溫。至於毛細現象，主要是因管內有含微氣孔的物質作用而發生。（資料來源：黃秉鈞教授）
2003年商品化技術成熟了，應用面成為一個問題，便積極尋找應用領域，包括LED散熱和太陽能傳熱都成為後續研發方向。不過2004∼2005年，以當時的LED上游端技術來說，還未能達到省電的目的，但是在系統開發的研究中，已經可以發現散熱會是技術瓶頸。
直至今日，在LED各項應用的技術開發中，都可以發現散熱始終是業者最頭痛的問題。所以似乎可以簡單來說，LHP技術的確發揮功效，陽傑也找到適合的應用方向。
2005年底，黃秉鈞結合燈具光學、再照明工程光學等不同領域的技術，開發出高亮度LED路燈系統，並且把自家外面路燈換成LED燈，進行實際測試。
圖說：黃秉鈞教授在溫州街自宅外實地實測自己開發的LED路燈，16個月以來，光衰問題沒有發生，因而推估使用壽命可達5萬小時。（資料來源：黃秉鈞教授）
LED燈較高壓鈉燈省電3∼5成
與現行路燈相較，LED路燈究竟有沒有足夠的優勢，吸引人進行汰換？以黃秉鈞在2006年底技術最新進展來看，使用的是Cree的晶粒，億光和光寶的高亮度LED封裝，發光效率可以超過72 lm/W。LED燈具全光束，在150W之下亮度可以超過8,000流明；150W為符合國際規範的標準。
與現行路燈相較，LED路燈究竟有沒有足夠的優勢，吸引人進行汰換？以黃秉鈞在2006年底技術最新進展來看，使用的是Cree的晶粒，億光和光寶的高亮度LED封裝，發光效率可以超過72 lm/W。LED燈具全光束，在150W之下亮度可以超過8,000流明；150W為符合國際規範的標準。
圖說：黃秉鈞教授在全新的LED路燈領域開墾，技術發展已經符合國際規範。（資料來源：黃秉鈞教授）
現在的高壓鈉燈其實太亮了，路燈比家裡的燈還要亮，有一張流傳甚廣的夜晚地球圖片，可以看到因路燈而光芒四射好像繁星點點，其實規範標準只需要150W的電力，但傳統照明廠商提供到400W，非常費電。
如果以鈉燈400瓦的亮度來看，LED燈必須300瓦，也超出標準規範甚多。而且這種鈉燈1年光衰高達6成；相對而言，LED 10年光衰3成，差別甚大。
LED燈的省電功效明顯，依黃秉鈞的最新估算，若是比較射達目標路面的每單位光束耗電量，若同為新品，高壓鈉燈為0.035W/lm，而LED為0.023W/lm，省電35.4％。
若同為壽命期性能的比較，同樣以射達目標路面的每單位光束耗電量來看，高壓鈉燈為0.071W/lm，LED為0.033W/lm，省電更高達53.5％。
很多人會認為一支LED較現行路燈貴太多，但若把眼光放長遠，考量電費支出，長期來看LED較省電。
若以一盞LED路燈3萬元的成本價來看，較高壓鈉燈8,000∼9,000元似乎貴得多，但若考量後續電費支出的差別，大約3年後兩者總體費用相同，這還不計維修費用；因此使用3年以上，LED燈就顯得更為划算。
傳統散熱技術較LHP重5∼10倍
現在一般使用的LED路燈散熱技術，多為導熱板方式，是一片5mm厚的銅板，實際上算是均溫板，把熱源均溫掉；也有加裝散熱片來散熱，但是重量甚重，大約是LHP技術的5∼10倍。
重量在路燈系統上甚為重要，因為路燈高有9米，若太重危險性就增加，尤其遇到颱風、地震都可能產生意外。LHP重0.1公斤，陽傑開發出的系統，100W路燈重6公斤，150W路燈則重8公斤。
使用傳統散熱技術不僅太重，而且因為為銅材質，太硬無法摺；路燈系統必須做外觀設計，影響就很大，則又是另外一個問題。
現在許多廠商對陽傑開發出的散熱方式表示高度興趣，希望能提供散熱模組，不過路燈系統牽涉到燈具造型，千變萬化，沒有辦法以模組來提供；未來進入一般照明領域，造型較為固定時，或許會朝散熱模組來開發。
如果以鈉燈400瓦的亮度來看，LED燈必須300瓦，也超出標準規範甚多。而且這種鈉燈1年光衰高達6成；相對而言，LED 10年光衰3成，差別甚大。
LED燈的省電功效明顯，依黃秉鈞的最新估算，若是比較射達目標路面的每單位光束耗電量，若同為新品，高壓鈉燈為0.035W/lm，而LED為0.023W/lm，省電35.4％。
若同為壽命期性能的比較，同樣以射達目標路面的每單位光束耗電量來看，高壓鈉燈為0.071W/lm，LED為0.033W/lm，省電更高達53.5％。
很多人會認為一支LED較現行路燈貴太多，但若把眼光放長遠，考量電費支出，長期來看LED較省電。
若以一盞LED路燈3萬元的成本價來看，較高壓鈉燈8,000∼9,000元似乎貴得多，但若考量後續電費支出的差別，大約3年後兩者總體費用相同，這還不計維修費用；因此使用3年以上，LED燈就顯得更為划算。
傳統散熱技術較LHP重5∼10倍
現在一般使用的LED路燈散熱技術，多為導熱板方式，是一片5mm厚的銅板，實際上算是均溫板，把熱源均溫掉；也有加裝散熱片來散熱，但是重量甚重，大約是LHP技術的5∼10倍。
重量在路燈系統上甚為重要，因為路燈高有9米，若太重危險性就增加，尤其遇到颱風、地震都可能產生意外。LHP重0.1公斤，陽傑開發出的系統，100W路燈重6公斤，150W路燈則重8公斤。
使用傳統散熱技術不僅太重，而且因為為銅材質，太硬無法摺；路燈系統必須做外觀設計，影響就很大，則又是另外一個問題。
現在許多廠商對陽傑開發出的散熱方式表示高度興趣，希望能提供散熱模組，不過路燈系統牽涉到燈具造型，千變萬化，沒有辦法以模組來提供；未來進入一般照明領域，造型較為固定時，或許會朝散熱模組來開發。
2008年1月21日 星期一
Photonic Crystal
簡評:來看看老文章--光子晶體技術在光電方面的運用
About the author
Greg Parker G and Charlton M are in the Department of Electronics and Computer Science, University of Southampton, Highfield, Southampton SO17 1BJ, UK
Greg Parker G and Charlton M are in the Department of Electronics and Computer Science, University of Southampton, Highfield, Southampton SO17 1BJ, UK
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Artificial structures with the optical equivalent of the energy gap in semiconductors promise a wealth of new devices that could satisfy the demand for ever-faster computers and optical communications.
Since the 1970s the number of electronic components that can be fitted onto a microchip has doubled every 18 months, allowing computers to double in speed, or half in price, during the same period. Although this trend - which was predicted by Gordon Moore of Intel in the 1960s - may continue for the next few years, the top speed at which integrated circuits can operate is beginning to level out.
We can now buy personal computers that operate at 1 GHz (109 Hz), which is very impressive, but what is the likelihood of a 100 GHz desktop computer appearing on the market? Indeed, given our current understanding of semiconductor technology, even producing a 10 GHz personal computer would seem to be difficult. However, by transmitting signals with light rather than electrons, it might be possible to build a computer that operates at hundreds of terahertz (1012 Hz). Researchers now believe that such an awesome processing engine could be built from optical components made from so-called photonic crystals and quasicrystals. These materials have highly periodic structures that can be designed to control and manipulate the propagation of light.
Basics of photonic band gaps
The easiest way to understand the behaviour of light in a photonic crystal is to compare it to the movement of electrons and holes in a semiconductor. In a silicon crystal, for example, the atoms are arranged in a diamond-lattice structure, and electrons moving through this lattice experience a periodic potential as they interact with the silicon nuclei via the Coulomb force. This interaction results in the formation of allowed and forbidden energy states. For pure and perfect silicon crystals, no electrons will be found in an energy range called the forbidden energy gap or simply the band gap. However, the situation is different for real materials: electrons can have an energy within the band gap if the periodicity of the lattice is broken by a missing silicon atom or by an impurity atom occupying a silicon site, or if the material contains interstitial impurities (additional atoms located at non-lattice sites).
Now consider photons moving through a block of transparent dielectric material that contains a number of tiny air holes arranged in a lattice pattern. The photons will pass through regions of high refractive index - the dielectric - interspersed with regions of low refractive index - the air holes. To a photon, this contrast in refractive index looks just like the periodic potential that an electron experiences travelling through a silicon crystal. Indeed, if there is large contrast in refractive index between the two regions then most of the light will be confined either within the dielectric material or the air holes. This confinement results in the formation of allowed energy regions separated by a forbidden region - the so-called photonic band gap. Since the wavelength of the photons is inversely proportional to their energy, the patterned dielectric material will block light with wavelengths in the photonic band gap, while allowing other wavelengths to pass freely.
It is possible to create energy levels in the photonic band gap by changing the size of a few of the air holes in the material. This is the photonic equivalent to breaking the perfect periodicity of the silicon-crystal lattice. In this case, the diameter of the air holes is a critical parameter, together with the contrast in refractive index throughout the material.
Photonic band gap structures can also be made from a lattice of high-refractive-index material embedded within a medium with a lower refractive index. A naturally occurring example of such a material is opal. However, the contrast in the refractive index in opal is rather small, which results in a rather small band gap.
The potential of photonic-crystal structures was first realized in 1987 by Eli Yablonovitch, then at Bell Communications Research in New Jersey. A few years later in 1991, Yablonovitch and co-workers produced the first photonic crystal by mechanically drilling holes a millimetre in diameter into a block of material with a refractive index of 3.6. The material, which became known as "Yablonovite", prevented microwaves from propagating in any direction - in other words, it exhibited a 3-D photonic band gap. Other structures that have band gaps at microwave and radio frequencies are currently being used to make antennae that direct radiation away from the heads of mobile-phone users.
In spite of this success, it has taken over a decade to fabricate photonic crystals that work in the near-infrared (780-3000 nm) and visible (450-750 nm) regions of the spectrum. The main challenge has been to find suitable materials and processing techniques to fabricate structures that are about a thousandth the size of microwave crystals.
A rough estimate of the spacing between the air holes (or the lattice size) is given by the wavelength of the light divided by the refractive index of the dielectric material. The problem in making small structures is compounded because it is more favourable for a photonic band gap to form in dielectrics with a high refractive index, which reduces the size of the lattice spacing even further. For example, suppose we wanted to create a photonic crystal that could trap near-infrared light with a wavelength of 1 µm in a material with a refractive index of 3.0. We would have to create a structure in which the air holes were separated by about 0.3 µm - an extremely difficult task. If the scale was 1000 times smaller, we could build the structure atom-by-atom using a chemical reaction; and if it was 1000 times larger we could build the structure mechanically, as Yablonovitch and co-workers did.
To be able to create photonic crystals for optical devices, we need to use state-of-the-art semiconductor-microfabrication techniques with their associated high production costs and investment. For this reason computer modelling of prospective photonic-crystal structures is also a very important area of research, as it may prevent expensive fabrication errors later.
Optical communications
So why are photonic crystals generating so much interest? Again it is useful to draw analogies with silicon. The current explosion in information technology has been derived from our ability to control the flow of electrons in a semiconductor in the most intricate ways. Photonic crystals promise to give us similar control over photons - with even greater flexibility because we have far more control over the properties of photonic crystals than we do over the electronic properties of semiconductors. Given the impact that semiconductor materials have had on every sector of society, photonic crystals could play an even greater role in the 21st century, particularly in the optical-communications industry.
In current communications systems, audio or video signals are encoded as streams of digital data packets. These voltage pulses are applied to a light-emitting diode (LED) or a semiconductor laser, which converts them into short pulses of light that are then sent along an optical-fibre network. Many different conversations or video signals can be transmitted using a single wavelength of light by interweaving the data packets from different sources, a technique known as time-division multiplexing. The optical data pulses are sorted at the receiving end of the fibre, where they are converted by photodetectors into continuous analogue electrical signals that are then transmitted along copper wires.
A simple way of increasing the amount of data that can be transmitted by a single optical fibre is to make the incoming electronic pulses as short as possible. Current optical systems have achieved data rates in excess of 40 gigabits per second. But to increase this value significantly will require cheap, bright LEDs that can be switched on and off at very high speed.
Another way to increase the capacity of the fibre is to add new signals at other optical wavelengths, a method known as dense wavelength division multiplexing (DWDM). However, the optical fibre is only transparent over a small range of wavelengths, so the number of separate conversations that can be transmitted depends on the linewidth of neighbouring optical channels (which is currently at the sub-nanometre level). Encoding and sorting thousands of such channels poses quite a problem: at the transmitting end of the system, each wavelength channel requires a very stable light source that only emits in a very narrow range of wavelengths. Although LEDs offer high switching speeds, they emit light over a wide range of wavelengths, which makes them less suitable than lasers for DWDM systems.
At the receiving end, very narrow linewidth filters and optical switches are required to separate individual channels and then route them to the appropriate destinations. Due to the large number of individual components in a DWDM system, it makes sense to combine as many of them as possible onto an "integrated" optical chip. This would reduce both the amount of costly manual work that is needed to build the system and the number of possible points where it could fail.
Such integration, however, raises other problems. First we need to develop small-scale optical "interconnects" - tiny planar waveguides that can steer light round tight corners. While it is straightforward to route electrons round sharp bends in microchips, it is impossible to direct light in the same way using conventional glass waveguides because the losses at the bends are so large.
Photonic crystals could address many of the problems that currently limit the speed and capacity of optical-communications networks. For example, these structures could be used to create novel LEDs and lasers that emit light in a very narrow wavelength range, together with highly selective optical filters that could be integrated on a chip.
We can now buy personal computers that operate at 1 GHz (109 Hz), which is very impressive, but what is the likelihood of a 100 GHz desktop computer appearing on the market? Indeed, given our current understanding of semiconductor technology, even producing a 10 GHz personal computer would seem to be difficult. However, by transmitting signals with light rather than electrons, it might be possible to build a computer that operates at hundreds of terahertz (1012 Hz). Researchers now believe that such an awesome processing engine could be built from optical components made from so-called photonic crystals and quasicrystals. These materials have highly periodic structures that can be designed to control and manipulate the propagation of light.
Basics of photonic band gaps
The easiest way to understand the behaviour of light in a photonic crystal is to compare it to the movement of electrons and holes in a semiconductor. In a silicon crystal, for example, the atoms are arranged in a diamond-lattice structure, and electrons moving through this lattice experience a periodic potential as they interact with the silicon nuclei via the Coulomb force. This interaction results in the formation of allowed and forbidden energy states. For pure and perfect silicon crystals, no electrons will be found in an energy range called the forbidden energy gap or simply the band gap. However, the situation is different for real materials: electrons can have an energy within the band gap if the periodicity of the lattice is broken by a missing silicon atom or by an impurity atom occupying a silicon site, or if the material contains interstitial impurities (additional atoms located at non-lattice sites).
Now consider photons moving through a block of transparent dielectric material that contains a number of tiny air holes arranged in a lattice pattern. The photons will pass through regions of high refractive index - the dielectric - interspersed with regions of low refractive index - the air holes. To a photon, this contrast in refractive index looks just like the periodic potential that an electron experiences travelling through a silicon crystal. Indeed, if there is large contrast in refractive index between the two regions then most of the light will be confined either within the dielectric material or the air holes. This confinement results in the formation of allowed energy regions separated by a forbidden region - the so-called photonic band gap. Since the wavelength of the photons is inversely proportional to their energy, the patterned dielectric material will block light with wavelengths in the photonic band gap, while allowing other wavelengths to pass freely.
It is possible to create energy levels in the photonic band gap by changing the size of a few of the air holes in the material. This is the photonic equivalent to breaking the perfect periodicity of the silicon-crystal lattice. In this case, the diameter of the air holes is a critical parameter, together with the contrast in refractive index throughout the material.
Photonic band gap structures can also be made from a lattice of high-refractive-index material embedded within a medium with a lower refractive index. A naturally occurring example of such a material is opal. However, the contrast in the refractive index in opal is rather small, which results in a rather small band gap.
The potential of photonic-crystal structures was first realized in 1987 by Eli Yablonovitch, then at Bell Communications Research in New Jersey. A few years later in 1991, Yablonovitch and co-workers produced the first photonic crystal by mechanically drilling holes a millimetre in diameter into a block of material with a refractive index of 3.6. The material, which became known as "Yablonovite", prevented microwaves from propagating in any direction - in other words, it exhibited a 3-D photonic band gap. Other structures that have band gaps at microwave and radio frequencies are currently being used to make antennae that direct radiation away from the heads of mobile-phone users.
In spite of this success, it has taken over a decade to fabricate photonic crystals that work in the near-infrared (780-3000 nm) and visible (450-750 nm) regions of the spectrum. The main challenge has been to find suitable materials and processing techniques to fabricate structures that are about a thousandth the size of microwave crystals.
A rough estimate of the spacing between the air holes (or the lattice size) is given by the wavelength of the light divided by the refractive index of the dielectric material. The problem in making small structures is compounded because it is more favourable for a photonic band gap to form in dielectrics with a high refractive index, which reduces the size of the lattice spacing even further. For example, suppose we wanted to create a photonic crystal that could trap near-infrared light with a wavelength of 1 µm in a material with a refractive index of 3.0. We would have to create a structure in which the air holes were separated by about 0.3 µm - an extremely difficult task. If the scale was 1000 times smaller, we could build the structure atom-by-atom using a chemical reaction; and if it was 1000 times larger we could build the structure mechanically, as Yablonovitch and co-workers did.
To be able to create photonic crystals for optical devices, we need to use state-of-the-art semiconductor-microfabrication techniques with their associated high production costs and investment. For this reason computer modelling of prospective photonic-crystal structures is also a very important area of research, as it may prevent expensive fabrication errors later.
Optical communications
So why are photonic crystals generating so much interest? Again it is useful to draw analogies with silicon. The current explosion in information technology has been derived from our ability to control the flow of electrons in a semiconductor in the most intricate ways. Photonic crystals promise to give us similar control over photons - with even greater flexibility because we have far more control over the properties of photonic crystals than we do over the electronic properties of semiconductors. Given the impact that semiconductor materials have had on every sector of society, photonic crystals could play an even greater role in the 21st century, particularly in the optical-communications industry.
In current communications systems, audio or video signals are encoded as streams of digital data packets. These voltage pulses are applied to a light-emitting diode (LED) or a semiconductor laser, which converts them into short pulses of light that are then sent along an optical-fibre network. Many different conversations or video signals can be transmitted using a single wavelength of light by interweaving the data packets from different sources, a technique known as time-division multiplexing. The optical data pulses are sorted at the receiving end of the fibre, where they are converted by photodetectors into continuous analogue electrical signals that are then transmitted along copper wires.
A simple way of increasing the amount of data that can be transmitted by a single optical fibre is to make the incoming electronic pulses as short as possible. Current optical systems have achieved data rates in excess of 40 gigabits per second. But to increase this value significantly will require cheap, bright LEDs that can be switched on and off at very high speed.
Another way to increase the capacity of the fibre is to add new signals at other optical wavelengths, a method known as dense wavelength division multiplexing (DWDM). However, the optical fibre is only transparent over a small range of wavelengths, so the number of separate conversations that can be transmitted depends on the linewidth of neighbouring optical channels (which is currently at the sub-nanometre level). Encoding and sorting thousands of such channels poses quite a problem: at the transmitting end of the system, each wavelength channel requires a very stable light source that only emits in a very narrow range of wavelengths. Although LEDs offer high switching speeds, they emit light over a wide range of wavelengths, which makes them less suitable than lasers for DWDM systems.
At the receiving end, very narrow linewidth filters and optical switches are required to separate individual channels and then route them to the appropriate destinations. Due to the large number of individual components in a DWDM system, it makes sense to combine as many of them as possible onto an "integrated" optical chip. This would reduce both the amount of costly manual work that is needed to build the system and the number of possible points where it could fail.
Such integration, however, raises other problems. First we need to develop small-scale optical "interconnects" - tiny planar waveguides that can steer light round tight corners. While it is straightforward to route electrons round sharp bends in microchips, it is impossible to direct light in the same way using conventional glass waveguides because the losses at the bends are so large.
Photonic crystals could address many of the problems that currently limit the speed and capacity of optical-communications networks. For example, these structures could be used to create novel LEDs and lasers that emit light in a very narrow wavelength range, together with highly selective optical filters that could be integrated on a chip.
Photonic crystals light the way
Light-emitting diodes play a key role in optical-communication systems. These devices are made from so-called photoemissive materials that emit photons once they have been excited electrically or optically. These photons are typically emitted in many different directions and also have a range of wavelengths, which is not ideal for communications applications. We can create an LED that only emits light in the forward direction by placing a reflector behind the photoemissive layer. However, the efficiency of such a device is limited by the efficiency of the reflector.
Photonic crystals could be used to design a mirror that reflects a selected wavelength of light from any angle with high efficiency. Moreover, they could be integrated within the photoemissive layer to create an LED that emits light at a specific wavelength and direction.
Light-emitting diodes play a key role in optical-communication systems. These devices are made from so-called photoemissive materials that emit photons once they have been excited electrically or optically. These photons are typically emitted in many different directions and also have a range of wavelengths, which is not ideal for communications applications. We can create an LED that only emits light in the forward direction by placing a reflector behind the photoemissive layer. However, the efficiency of such a device is limited by the efficiency of the reflector.
Photonic crystals could be used to design a mirror that reflects a selected wavelength of light from any angle with high efficiency. Moreover, they could be integrated within the photoemissive layer to create an LED that emits light at a specific wavelength and direction.
A material with a photonic band gap can be built (a) from a lattice made of layers of micromachined silicon "matchsticks" or (b) by using a template of sub-micron silicon spheres to create a close-packed lattice of spherical air holes in a material with a high refractive index.
Ideally we need to build a truly 3-D lattice structure to gain complete control of the light in all three dimensions. Several ingenious ways to produce these so-called 3-D photonic crystals have recently been devised in addition to Yablonovitch's method. For example, in 1994 Ekmel Özbay, then at the Ames Laboratory in the US, and co-workers fabricated a photonic crystal with a band gap at microwave wavelengths by stacking micromachined silicon wafers in a "woodpile" or "picket fence" structure (figure 1a). The key to their success was the accurate alignment of successive layers - inaccurate alignment destroys the band gap. However, it becomes increasingly difficult to achieve the required accuracy as the dimensions of the structure are reduced, and as the number of layers is increased, in an attempt to make a device that operates at optical wavelengths.
A far simpler method of producing 3-D band gaps at very short wavelengths has been pursued by Judith Wijnhoven and Willem Vos at the University of Amsterdam. The technique relies on the self-arrangement of sub-micron-sized silica spheres in a colloidal suspension. However, the rather low refractive index of the silica relative to air means that the refractive-index variation across the lattice is not high enough to create a truly 3-D photonic band gap. The team has overcome this limitation by filling the air voids between the spheres with a titania-dioxide solution, which has a high refractive index. The solution undergoes a chemical reaction that causes solid titania to form. This process is repeated several times and the silica spheres are finally dissolved to leave a close-packed lattice of spherical air voids in a titania matrix (figure 1b).
Meanwhile, John Holtz and Sanford Asher of the University of Pittsburgh in the US have fabricated "tunable" photonic crystals from a suspension of polymer spheres in a hydrogel film, a synthetic polymer that absorbs water. In this case, the wavelength of the band gap can be adjusted by shrinking or expanding the hydrogel. However, although colloidal structures are easy to make and overcome the problem of scale in a very clever way, it is not easy to incorporate them within the active heterostructure of an LED.
Fortunately 2-D periodic lattices exhibit some of the useful properties of a truly 3-D photonic crystal, and are far simpler to make. These structures can block certain wavelengths of light at any angle in the plane of the device, and can even prevent light entering from certain angles in the third dimension (i.e. perpendicular to the surface). Thus 2-D photonic crystals are a good compromise for many applications and are easily incorporated within planar waveguides.
Microcavities in photonic crystals
Photonic crystals built from photoemissive materials, such as III-V semiconductors and glasses doped with rare-earth atoms, can also be used to make narrow-linewidth lasers that could potentially be integrated with other components in an optical-communications system. The lasers are made by introducing a small number of holes that are slightly smaller or larger than the other holes in the photonic-crystal lattice. These "microcavities" generate a narrow so-called defect mode within the photonic band gap.
While the material emits light in a wide spectral range, only the wavelength that matches the wavelength of the defect mode is amplified because it can propagate freely through the material. The laser cavity is formed either by the crystal facets or by external mirrors that surround the glass. The intensity of the propagating light increases as it undergoes successive reflections and travels back and forth through the photonic crystal. Meanwhile, light at other wavelengths is trapped within the photonic crystal and cannot build up. This means that the laser light is emitted in a narrow wavelength range that is directly related to the diameter of the microcavity divided by the diameter of the regular holes. Moreover, the linewidth can be reduced further by using unusual geometries of the photonic-crystal lattice.
Such microcavities are also much more efficient at trapping light than the cavities formed in semiconductor diode lasers since there are fewer directions in which the photons can escape from the cavity.
The rate of photoemission in an active medium can be greatly increased by maintaining a high optical flux density. Since microcavities act as light traps, they provide a good method of enhancing the rate of photoemission in LEDs, and are crucial for the operation of lasers. Moreover, the increased rate of photoemission means that microcavity LEDs and photonic-crystal lasers can be switched on and off at far greater speeds compared with conventional devices, which could lead to higher data-transmission rates and greater energy efficiency. Indeed, such devices are the subject of intense effort within the field of optoelectronics.
Preliminary experiments have been performed at microwave frequencies on defect structures within photonic crystals made from "passive" materials that do not emit light. Recently John Joannopoulos and colleagues at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in the US have demonstrated very strong photon confinement within a simple 1-D microcavity made by etching a single row of holes onto a narrow silicon waveguide.
Photonic-crystal microcavities that are fabricated from passive materials, such as silicon dioxide and silicon nitride, could also be used to create filters that only transmit a very narrow range of wavelengths. Such filters could be used to select a wavelength channel in a DWDM communications system. Indeed, arrays of these devices could be integrated onto a chip to form the basis of a channel demultiplexer that separates and sorts light pulses of different wavelengths.
Although complex photonic-crystal LED and laser structures are being developed, fundamental questions about the formation, operation and efficiency of photonic band gaps remain unanswered. Real photonic-crystal waveguides are far from ideal because they suffer losses due to diffraction and scattering, and due to an optical mismatch at the surface joining the device to input and output waveguides. These loss mechanisms need to be fully understood and the devices need to be optimized for particular wavelengths before they can become commercially viable.
Passive materials provide a good testing ground to investigate these factors. Our group at Southampton University is studying the physics underlying band-gap formation, verifying computational-design methods experimentally, and developing integrated optical filter and switching devices.
A far simpler method of producing 3-D band gaps at very short wavelengths has been pursued by Judith Wijnhoven and Willem Vos at the University of Amsterdam. The technique relies on the self-arrangement of sub-micron-sized silica spheres in a colloidal suspension. However, the rather low refractive index of the silica relative to air means that the refractive-index variation across the lattice is not high enough to create a truly 3-D photonic band gap. The team has overcome this limitation by filling the air voids between the spheres with a titania-dioxide solution, which has a high refractive index. The solution undergoes a chemical reaction that causes solid titania to form. This process is repeated several times and the silica spheres are finally dissolved to leave a close-packed lattice of spherical air voids in a titania matrix (figure 1b).
Meanwhile, John Holtz and Sanford Asher of the University of Pittsburgh in the US have fabricated "tunable" photonic crystals from a suspension of polymer spheres in a hydrogel film, a synthetic polymer that absorbs water. In this case, the wavelength of the band gap can be adjusted by shrinking or expanding the hydrogel. However, although colloidal structures are easy to make and overcome the problem of scale in a very clever way, it is not easy to incorporate them within the active heterostructure of an LED.
Fortunately 2-D periodic lattices exhibit some of the useful properties of a truly 3-D photonic crystal, and are far simpler to make. These structures can block certain wavelengths of light at any angle in the plane of the device, and can even prevent light entering from certain angles in the third dimension (i.e. perpendicular to the surface). Thus 2-D photonic crystals are a good compromise for many applications and are easily incorporated within planar waveguides.
Microcavities in photonic crystals
Photonic crystals built from photoemissive materials, such as III-V semiconductors and glasses doped with rare-earth atoms, can also be used to make narrow-linewidth lasers that could potentially be integrated with other components in an optical-communications system. The lasers are made by introducing a small number of holes that are slightly smaller or larger than the other holes in the photonic-crystal lattice. These "microcavities" generate a narrow so-called defect mode within the photonic band gap.
While the material emits light in a wide spectral range, only the wavelength that matches the wavelength of the defect mode is amplified because it can propagate freely through the material. The laser cavity is formed either by the crystal facets or by external mirrors that surround the glass. The intensity of the propagating light increases as it undergoes successive reflections and travels back and forth through the photonic crystal. Meanwhile, light at other wavelengths is trapped within the photonic crystal and cannot build up. This means that the laser light is emitted in a narrow wavelength range that is directly related to the diameter of the microcavity divided by the diameter of the regular holes. Moreover, the linewidth can be reduced further by using unusual geometries of the photonic-crystal lattice.
Such microcavities are also much more efficient at trapping light than the cavities formed in semiconductor diode lasers since there are fewer directions in which the photons can escape from the cavity.
The rate of photoemission in an active medium can be greatly increased by maintaining a high optical flux density. Since microcavities act as light traps, they provide a good method of enhancing the rate of photoemission in LEDs, and are crucial for the operation of lasers. Moreover, the increased rate of photoemission means that microcavity LEDs and photonic-crystal lasers can be switched on and off at far greater speeds compared with conventional devices, which could lead to higher data-transmission rates and greater energy efficiency. Indeed, such devices are the subject of intense effort within the field of optoelectronics.
Preliminary experiments have been performed at microwave frequencies on defect structures within photonic crystals made from "passive" materials that do not emit light. Recently John Joannopoulos and colleagues at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in the US have demonstrated very strong photon confinement within a simple 1-D microcavity made by etching a single row of holes onto a narrow silicon waveguide.
Photonic-crystal microcavities that are fabricated from passive materials, such as silicon dioxide and silicon nitride, could also be used to create filters that only transmit a very narrow range of wavelengths. Such filters could be used to select a wavelength channel in a DWDM communications system. Indeed, arrays of these devices could be integrated onto a chip to form the basis of a channel demultiplexer that separates and sorts light pulses of different wavelengths.
Although complex photonic-crystal LED and laser structures are being developed, fundamental questions about the formation, operation and efficiency of photonic band gaps remain unanswered. Real photonic-crystal waveguides are far from ideal because they suffer losses due to diffraction and scattering, and due to an optical mismatch at the surface joining the device to input and output waveguides. These loss mechanisms need to be fully understood and the devices need to be optimized for particular wavelengths before they can become commercially viable.
Passive materials provide a good testing ground to investigate these factors. Our group at Southampton University is studying the physics underlying band-gap formation, verifying computational-design methods experimentally, and developing integrated optical filter and switching devices.
(a) This photonic waveguide formed from a thin silicon-nitride membrane contains a triangular lattice of air holes separated by 300 nm. The air gap below the waveguide leads to stronger photon confinement. (b) A plot of transmission versus wavelength for the device shows that it has a photonic band gap between 725 nm and 825 nm if the electric field associated with the electromagnetic wave is perpendicular to the direction in which the light wave propagates (red). In contrast, the light can pass freely through the material when the magnetic field is perpendicular to the direction of travel (blue). In this case, the photonic band gap is said to be incomplete. (c) A photonic crystal made from a piece of silicon approximately 1 x 1.5 cm viewed from above. Laser radiation with a wavelength that lies inside the band-gap range enters the structure from the left and is completely blocked. (d) Light at longer wavelengths outside the band gap can pass through the structure.
For example, we have built a photonic-crystal device that works as a simple filter (figure 2). The device was created by growing a thick layer of silicon dioxide on the surface of a silicon substrate, followed by a layer of silicon nitride. The positions of the holes were defined by patterning the top surface of the waveguide with electron-beam lithography. The underlying silicon dioxide was then etched away to create a free-standing porous silicon-nitride membrane that blocks light over the wavelength range 725-825 nm. Similar devices were also fabricated with band gaps at shorter visible wavelength. Although it is more challenging to fabricate photonic crystals at optical wavelengths, it is easier to conduct experiments with them due to an abundance of visible-light sources and detectors.
Quasicrystals overcome losses
Real photonic crystals experience losses due to the mechanisms described earlier. Such losses are not a problem for active laser devices in which a large amount of optical radiation is generated and then coupled directly to an optical fibre pressed against it. In contrast, passive devices are typically used to filter a weak optical signal that may have travelled through hundreds of kilometres of optical fibre - in this case it is crucial to keep any further losses to a minimum.
As well as the fundamental problem of transferring the light from a waveguide into a photonic-crystal filter, unwanted back reflections from the filter must also be minimized as they reduce the size of the signal pulse and may lead to errors in the high-speed optical links.
One way to reduce reflections would be to reduce the refractive index of the materials from which the photonic crystal is fabricated. However, this creates something of a paradox since the formation of the photonic band gap is largely governed by the contrast in refractive index between the materials.
Nevertheless, since photonic crystals are artificial structures, we are at liberty to change the geometric parameters to compensate for the reduction in refractive index. The band gap can be restored in materials with a low refractive index by increasing the number of degrees of symmetry in the lattice.
For example, a rectangular arrangement of air holes etched into a silicon block has twofold symmetry. In other words, photons travelling along the length of the photonic crystal experience a different hole spacing from photons travelling at right angles within the plane of the material. This means that the photonic band gap changes depending on the direction in which the light travels, and it may disappear altogether in some cases. However, if a triangular lattice arrangement - which has sixfold symmetry - were used instead, light from any direction in the plane of the material would experience the same photonic band gap.
(a) The holes in this quasiperiodic photonic crystal are arranged in a pattern with 12-fold symmetry, which means that light from any direction will experience the photonic band gap. (b) On close inspection, the arrangement looks random. (c) This particular lattice is based on an arrangement of squares and triangles. The pattern is then shrunk, rotated and repositioned at each of the corner points (blue lines). This recursive process is repeated a few times to cover a wide area.
This principle can be taken one stage further using structures that have unusual "quasiperiodic" lattice arrangements. Although the pattern of holes appears almost random in such a structure, it is periodic over a large scale and is constructed in a methodical way (figure 3). These quasiperiodic structures have a photonic band gap whatever angle the light travels. Moreover, they allow a photonic band gap to form in materials with a low refractive index, such as conventional silica glass.
Interconnects for optical circuits
Miniature waveguides that could be used to transmit light signals between different devices are a key component for integrated optical circuits. However, the development of such small-scale optical interconnects has so far been inhibited by the problem of guiding light efficiently round very tight bends.
Conventional optical fibres and waveguides work by the process of total internal reflection. The contrast in refractive index between the glass core of the fibre and the surrounding cladding material determines the maximum radius through which light can be bent without any losses. For conventional glass waveguides this bend radius is about a few millimetres. However, the interconnects between the components on a dense integrated optical circuit require bend radii of 10 µm or less.
It is possible to form a narrow-channel waveguide within a photonic crystal by removing a row of holes from an otherwise regular pattern. Light will be confined within the line of defects for wavelengths that lie within the band gap of the surrounding photonic crystal. Since a porous material has no available modes at this wavelength, an optical quantum well forms in the waveguide region and traps the light. Under these conditions we can introduce a pattern of sharp bends that will either cause the light to be reflected backwards or directed round the bend. Joannopoulos and colleagues at MIT have shown theoretically that the light will be guided round the bend suffering little, or even zero, loss due to back reflectance.
Interconnects for optical circuits
Miniature waveguides that could be used to transmit light signals between different devices are a key component for integrated optical circuits. However, the development of such small-scale optical interconnects has so far been inhibited by the problem of guiding light efficiently round very tight bends.
Conventional optical fibres and waveguides work by the process of total internal reflection. The contrast in refractive index between the glass core of the fibre and the surrounding cladding material determines the maximum radius through which light can be bent without any losses. For conventional glass waveguides this bend radius is about a few millimetres. However, the interconnects between the components on a dense integrated optical circuit require bend radii of 10 µm or less.
It is possible to form a narrow-channel waveguide within a photonic crystal by removing a row of holes from an otherwise regular pattern. Light will be confined within the line of defects for wavelengths that lie within the band gap of the surrounding photonic crystal. Since a porous material has no available modes at this wavelength, an optical quantum well forms in the waveguide region and traps the light. Under these conditions we can introduce a pattern of sharp bends that will either cause the light to be reflected backwards or directed round the bend. Joannopoulos and colleagues at MIT have shown theoretically that the light will be guided round the bend suffering little, or even zero, loss due to back reflectance.
(a) A photonic-crystal waveguide splitter. The grey rectangular area is composed of millions of air holes that form a photonic crystal. The Y-shaped region is the so-called defect waveguide that is formed by removing rows of holes from the lattice. The thick parallel lines are isolated waveguides that transmit light to and from the photonic-crystal splitter device (b) A close-up view of the defect waveguide shows the lattice structure in detail. (c) Light enters the device from the bottom and is split into two beams that are perpendicular to the incoming beam.
We have recently tested these ideas experimentally on a photonic-crystal beam splitter that we designed and built at Southampton (figure 4). We defined a wide Y-shaped "defect waveguide" within the photonic crystal by removing some of the holes from the lattice. This device showed that a small amount of light was in fact guided round the bend, although the losses were quite high. However, the photonic crystal was found to modify the spectral properties of the transmitted light in a beneficial way. For example, the amount of light reflected back from the pointed corners was reduced. We are currently investigating methods to optimize these structures.
Photonic-crystal fibres
Materials with photonic band gaps could speed up the Internet by improving the transmission of long-distance optical signals. One drawback with conventional optical fibres is that different wavelengths of light can travel through the material at different speeds. Over long distances, time delays can occur between signals that are encoded at different wavelengths. This phenomena - known as dispersion - is worse if the core is very large, as the light can follow different paths or "modes" through the fibre. A pulse of light travelling through such a fibre broadens out, thereby limiting the amount of data that can be sent.
These problems could be solved by an extremely unusual "holey fibre" developed by Philip Russell and Jonathan Knight of the University of Bath and co-workers. The fibre has a regular lattice of air cores running along its length and transmits a wide range of wavelengths without suffering from dispersion. It is made by packing a series of hollow glass capillary tubes around a solid glass core that runs through the centre. This structure is then heated and stretched to create a long fibre that is only a few microns in diameter. The fibre has the unusual property that it transmits a single mode of light, even if the diameter of the core is very large.
Materials with photonic band gaps could speed up the Internet by improving the transmission of long-distance optical signals. One drawback with conventional optical fibres is that different wavelengths of light can travel through the material at different speeds. Over long distances, time delays can occur between signals that are encoded at different wavelengths. This phenomena - known as dispersion - is worse if the core is very large, as the light can follow different paths or "modes" through the fibre. A pulse of light travelling through such a fibre broadens out, thereby limiting the amount of data that can be sent.
These problems could be solved by an extremely unusual "holey fibre" developed by Philip Russell and Jonathan Knight of the University of Bath and co-workers. The fibre has a regular lattice of air cores running along its length and transmits a wide range of wavelengths without suffering from dispersion. It is made by packing a series of hollow glass capillary tubes around a solid glass core that runs through the centre. This structure is then heated and stretched to create a long fibre that is only a few microns in diameter. The fibre has the unusual property that it transmits a single mode of light, even if the diameter of the core is very large.
An end view of a novel optical fibre that confines light within a central air core using the properties of photonic crystals.
The Bath team has created an even more unusual fibre by removing the central solid glass core to form a long air cavity (figure 5). In this case, the light is actually guided along the low-refractive-index air core by a photonic-band-gap confinement effect. Since the light is not actually guided by the glass material, very high-power laser signals could potentially be transmitted along the fibre without damaging it (see "Air-filled fibres could speed up the Web" by Eli Yablonovitch Physics World November 1999 p20).
Future outlook
Predictions are always difficult to make - however, the future for photonic-crystal circuits and devices looks certain. Within five years a number of basic applications will start making an appearance in the market-place. Among these will be highly efficient photonic-crystal lasers and extremely bright LEDs. On the same timescale we hope to have demonstrated the feasibility of using photonic-crystal waveguides to route light round micron-sized optical benches, and the use of photonic crystals for high-resolution spectral filtering. These demonstrators may be combined to produce a commercially viable "spectrometer on a chip" within a ten-year timescale. Meanwhile, circuits of a similar complexity - including "add-drop filters" and Mach-Zehnder interferometers, common components in optics - will be available at about the same time.
By the time every home is connected to an optical-fibre network, "set-top boxes" that sort and decode the signals will contain photonic-crystal circuits and devices rather than cumbersome optical fibres and silicon circuits. And on a five- to ten-year timescale we should have demonstrated the first photonic- crystal "diodes" and "transistors". A demonstration of the first photonic- crystal logic circuit could even take place in the next 10 to 15 years, while a prototype optical computer driven by photonic crystals could be available within the next 25 years. Surprisingly, synthetic opals could even find a niche in the valuable jewellery and artwork markets, while thin photonic-crystal films could also be used as anti-counterfeit devices on credit cards.
If our predictions are hopelessly awry, by then we hope that most people will have forgotten we made them. Nevertheless the future for photonic crystals looks bright.
Further reading
M D B Charlton, S W Roberts and G J Parker 1997 Guided mode analysis and fabrication of a 2-dimensional visible photonic band structure confined within a planar semiconductor waveguide Mater. Sci. Engin. B49 155
J D Joannopoulos, R D Meade and J N Winn 1995 Photonic Crystals: Molding the Flow of Light (Princeton University Press)
M Senechal 1995 Quasicrystals and Geometry (Cambridge University Press)
P R Villeneuve and M Piché 1994 Photonic bandgaps in periodic dielectric structures Prog. Quantum Electron. 18 no12 p153
E Yablonovitch 1987 Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics Phys. Rev. Lett. 58 2059
E Yablonovitch and T J Gmitter 1989 Photonic band structure: the face- centered-cubic case Phys. Rev. Lett. 63 1950
M E Zoorob et al. 2000 Complete photonic bandgaps in 12-fold symmetric quasicrystals Nature 404 740
Comprehensive database of photonic-crystal publications and Web resources www.neci.nj.nec.com/homepages/vlasov/photonic.html
Future outlook
Predictions are always difficult to make - however, the future for photonic-crystal circuits and devices looks certain. Within five years a number of basic applications will start making an appearance in the market-place. Among these will be highly efficient photonic-crystal lasers and extremely bright LEDs. On the same timescale we hope to have demonstrated the feasibility of using photonic-crystal waveguides to route light round micron-sized optical benches, and the use of photonic crystals for high-resolution spectral filtering. These demonstrators may be combined to produce a commercially viable "spectrometer on a chip" within a ten-year timescale. Meanwhile, circuits of a similar complexity - including "add-drop filters" and Mach-Zehnder interferometers, common components in optics - will be available at about the same time.
By the time every home is connected to an optical-fibre network, "set-top boxes" that sort and decode the signals will contain photonic-crystal circuits and devices rather than cumbersome optical fibres and silicon circuits. And on a five- to ten-year timescale we should have demonstrated the first photonic- crystal "diodes" and "transistors". A demonstration of the first photonic- crystal logic circuit could even take place in the next 10 to 15 years, while a prototype optical computer driven by photonic crystals could be available within the next 25 years. Surprisingly, synthetic opals could even find a niche in the valuable jewellery and artwork markets, while thin photonic-crystal films could also be used as anti-counterfeit devices on credit cards.
If our predictions are hopelessly awry, by then we hope that most people will have forgotten we made them. Nevertheless the future for photonic crystals looks bright.
Further reading
M D B Charlton, S W Roberts and G J Parker 1997 Guided mode analysis and fabrication of a 2-dimensional visible photonic band structure confined within a planar semiconductor waveguide Mater. Sci. Engin. B49 155
J D Joannopoulos, R D Meade and J N Winn 1995 Photonic Crystals: Molding the Flow of Light (Princeton University Press)
M Senechal 1995 Quasicrystals and Geometry (Cambridge University Press)
P R Villeneuve and M Piché 1994 Photonic bandgaps in periodic dielectric structures Prog. Quantum Electron. 18 no12 p153
E Yablonovitch 1987 Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics Phys. Rev. Lett. 58 2059
E Yablonovitch and T J Gmitter 1989 Photonic band structure: the face- centered-cubic case Phys. Rev. Lett. 63 1950
M E Zoorob et al. 2000 Complete photonic bandgaps in 12-fold symmetric quasicrystals Nature 404 740
Comprehensive database of photonic-crystal publications and Web resources www.neci.nj.nec.com/homepages/vlasov/photonic.html
2008年1月16日 星期三
火線話題－嘉晶磊晶薄膜太陽能電池案省思,太陽能不能只是夢 而必須落實產出
電子時報:黃女瑛
近期在市場炒得沸騰的嘉晶磊晶薄膜太陽能電池進度，在嘉晶公告因轉換效率僅達12%，量產仍不符合成本競爭後，揭開嘉晶發展太陽能事業的實際進程。向來低調的嘉晶因為早期被歸類為太陽能類股，造成太陽能產品未上市股價先轟動，而如今其薄膜太陽能電池發展進度不如預期，也代表不論結晶矽或新世代的太陽能產品，都隱含著技術突破時間表難以確定的風險。嘉晶磊晶薄膜太陽能電池在2008年1月10日向經濟部工業局報告成果前，各個平面媒體就已持續關注這個案子的進度，主要是在公布之前市場就傳出人員異動的風聲，且2007年嘉晶本業半導體磊晶呈現衰退的走勢，再加上營收中仍無太陽能產品的任何貢獻，加上外界對其太陽能產品的量產時間表又難以探知，適逢其磊晶薄膜太陽能的專案已接近到期，進而吸引各媒體競相挖掘真相。
嘉晶的磊晶矽薄膜太陽能電池產品應該屬於改良型傳統結晶矽太陽能電池，因為它以純度較低的矽基板做為長晶的基礎，以磊晶薄膜的技術生產，一旦它的產品開發成功，不但可以解決現今多晶矽料源缺乏問題，還可以因為採用較低純度的矽基板而大幅降低成本，而且包括市面上積極在推廣的冶金級矽等都有了用武之地。所以，該產品有它的爆發力，只不過要成功做出轉換效率與一般太陽能電池般可以競爭的水準，想來也不是1、2年可以做得到的事，畢竟目前全球似乎仍未耳聞有成功案例，而市場的期待與嘉晶實際的運作似乎仍有一段落差，導致自1月10日公布以來，股價一路不振。想想目前到底有多少業者宣稱將投入太陽能行列，不論是要將傳統結晶矽做到世界級的高轉換效率，或者是投入各類薄膜或非傳統型的太陽能電池期望要做到產品商品化的境界，目前來看，這些產品目前都還沒有兌現，而且市場必須花相當的等待年限才可能看到產品商業化，到底這些夢何時該落實，想來許多投資人或投入者心中都該擺放一個時間表。而在這些新產品等待商品化或成功量產的期間裏，沒人可以保證，投入生產的廠商中，不會有摻雜「純綷做夢」者，尤其是跟其它國外投入同業的業者來說，不論是耕耘時間、投入技術的時間、甚至是資本的比例、現有產品的品質特性表現等，都難以相比，市場要知道的是除了口頭的宣言外，業者到底實際投入了多少？到底是怎麼規劃這個產業？其實許多市場分析師私底下透露，投資市場近期似乎有醒悟的味道，尤其是2008年即將要準備投入量產的非晶矽薄膜太陽能電池，從相關類股來看，其實在幾波大盤向下調整後，也漸回到其未宣布投入薄膜太陽能前的股價水位，分析師認為，這主要的原因來自於非晶矽薄膜太陽能電池和結晶矽太陽能不同，兌現的等待時間較長，回收時間較慢，不確定的風險相對也較高，可以看到表現的結晶矽類股都受大盤影響向下調整了，這些需更長期才實現的夢自然得做更徹底的調整。太陽能給的夢很美，尤其是2004年~2005年間讓茂迪、益通、大陸尚德及其它知名的國際大廠等一夕成名，進而成為各界競相投入的領域，又因為受限於多晶矽缺料的影響，所以投入薄膜、投入砷化鎵等等。只不過，不論是專業投資人或業餘投資人現在更能體會，探究經營者的葫蘆裏到底是賣什麼藥？到底何時可以落實夢想，更是重要。
近期在市場炒得沸騰的嘉晶磊晶薄膜太陽能電池進度，在嘉晶公告因轉換效率僅達12%，量產仍不符合成本競爭後，揭開嘉晶發展太陽能事業的實際進程。向來低調的嘉晶因為早期被歸類為太陽能類股，造成太陽能產品未上市股價先轟動，而如今其薄膜太陽能電池發展進度不如預期，也代表不論結晶矽或新世代的太陽能產品，都隱含著技術突破時間表難以確定的風險。嘉晶磊晶薄膜太陽能電池在2008年1月10日向經濟部工業局報告成果前，各個平面媒體就已持續關注這個案子的進度，主要是在公布之前市場就傳出人員異動的風聲，且2007年嘉晶本業半導體磊晶呈現衰退的走勢，再加上營收中仍無太陽能產品的任何貢獻，加上外界對其太陽能產品的量產時間表又難以探知，適逢其磊晶薄膜太陽能的專案已接近到期，進而吸引各媒體競相挖掘真相。
嘉晶的磊晶矽薄膜太陽能電池產品應該屬於改良型傳統結晶矽太陽能電池，因為它以純度較低的矽基板做為長晶的基礎，以磊晶薄膜的技術生產，一旦它的產品開發成功，不但可以解決現今多晶矽料源缺乏問題，還可以因為採用較低純度的矽基板而大幅降低成本，而且包括市面上積極在推廣的冶金級矽等都有了用武之地。所以，該產品有它的爆發力，只不過要成功做出轉換效率與一般太陽能電池般可以競爭的水準，想來也不是1、2年可以做得到的事，畢竟目前全球似乎仍未耳聞有成功案例，而市場的期待與嘉晶實際的運作似乎仍有一段落差，導致自1月10日公布以來，股價一路不振。想想目前到底有多少業者宣稱將投入太陽能行列，不論是要將傳統結晶矽做到世界級的高轉換效率，或者是投入各類薄膜或非傳統型的太陽能電池期望要做到產品商品化的境界，目前來看，這些產品目前都還沒有兌現，而且市場必須花相當的等待年限才可能看到產品商業化，到底這些夢何時該落實，想來許多投資人或投入者心中都該擺放一個時間表。而在這些新產品等待商品化或成功量產的期間裏，沒人可以保證，投入生產的廠商中，不會有摻雜「純綷做夢」者，尤其是跟其它國外投入同業的業者來說，不論是耕耘時間、投入技術的時間、甚至是資本的比例、現有產品的品質特性表現等，都難以相比，市場要知道的是除了口頭的宣言外，業者到底實際投入了多少？到底是怎麼規劃這個產業？其實許多市場分析師私底下透露，投資市場近期似乎有醒悟的味道，尤其是2008年即將要準備投入量產的非晶矽薄膜太陽能電池，從相關類股來看，其實在幾波大盤向下調整後，也漸回到其未宣布投入薄膜太陽能前的股價水位，分析師認為，這主要的原因來自於非晶矽薄膜太陽能電池和結晶矽太陽能不同，兌現的等待時間較長，回收時間較慢，不確定的風險相對也較高，可以看到表現的結晶矽類股都受大盤影響向下調整了，這些需更長期才實現的夢自然得做更徹底的調整。太陽能給的夢很美，尤其是2004年~2005年間讓茂迪、益通、大陸尚德及其它知名的國際大廠等一夕成名，進而成為各界競相投入的領域，又因為受限於多晶矽缺料的影響，所以投入薄膜、投入砷化鎵等等。只不過，不論是專業投資人或業餘投資人現在更能體會，探究經營者的葫蘆裏到底是賣什麼藥？到底何時可以落實夢想，更是重要。
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