- 拯救中國制造業(yè):產(chǎn)業(yè)鏈理論實踐案例(全集)
- 郎咸平 馬行空
- 6155字
- 2019-01-03 17:38:17
第二節(jié) 行業(yè)本質(zhì)
太陽能行業(yè)的本質(zhì)是融入生活。在解釋行業(yè)本質(zhì)前,讓我們先了解這個行業(yè)特別的產(chǎn)業(yè)鏈(參見圖3-5)。

圖3-5 太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈
在整條產(chǎn)業(yè)鏈上,各廠商利用整合生產(chǎn)開發(fā)(IPD)和整合供應(yīng)鏈(ISC)去追隨這個行業(yè)的本質(zhì),最終達到行業(yè)領(lǐng)先的地位。現(xiàn)以整合生產(chǎn)開發(fā)和整合供應(yīng)鏈兩方面去分析行業(yè)本質(zhì)及其重要性。
一、整合生產(chǎn)開發(fā)(IPD)
1. IPD的概念
首先我們看看什么是整合生產(chǎn)開發(fā)(Integrated Product Development,IPD)。
在傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程當中,各部門各自運作。產(chǎn)品設(shè)計部門開發(fā)出來的產(chǎn)品不一定完全符合市場需要,采購部門對新產(chǎn)品所需的材料不一定有完善的供應(yīng)計劃,生產(chǎn)部對于新產(chǎn)品不一定有一套完整的工序。產(chǎn)品設(shè)計部設(shè)計出來的“新”產(chǎn)品,到了消費者手中,可能已是一種完全不同的產(chǎn)品了。
IPD的概念在美國最先興起,目的是為了優(yōu)化開發(fā)新產(chǎn)品的流程。IPD針對各部門在開發(fā)新產(chǎn)品中不協(xié)調(diào)的情況,把產(chǎn)品開發(fā)的程序與市場需要、企業(yè)策略以及材料供應(yīng)相結(jié)合。
推行IPD首先確認市場需要,如以太陽能發(fā)電行業(yè)為例,各企業(yè)認定市場的要求是融入生活;然后制定企業(yè)策略,如日本夏普推行自家的技術(shù)研究,德國Q-Cells則著重與其他企業(yè)合作或通過并購取得技術(shù);最后把生產(chǎn)程序以及材料供應(yīng)等等元素加入設(shè)計新產(chǎn)品的過程當中,從而使新產(chǎn)品面世后既能符合市場需要,又能以最短的時間生產(chǎn)并拿到消費者手中。
2.太陽能發(fā)電的困難及未來
讓我們想一想,太陽能發(fā)電至今為止都需要政府進行各種補貼,其中一個最大的原因是發(fā)電成本極高。如前所述,在現(xiàn)今國內(nèi),太陽能發(fā)電的平均成本為每度電2元人民幣,水電及火電每度電卻只需要0.2~0.3元人民幣。消費者現(xiàn)在所付出的電費為0.6~0.8元人民幣。太陽能發(fā)電需要如此巨大的成本,如果沒有政府的補貼,消費者到底要付多少錢呢?
雖說各國政府已意識到發(fā)展新能源的迫切性,并實行了一系列的補貼計劃以推動太陽能發(fā)電。但歸根結(jié)底,太陽能發(fā)電之所以尚未普及,很大程度上是因為技術(shù)不夠成熟,發(fā)電成本還不足以使太陽能發(fā)電融入社會每個階層的生活。在太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)價值鏈中的每一個階段、每一個制造程序,尤其是屬于上游的硅材料提煉階段,成本仍然偏高。成功的太陽能發(fā)電企業(yè)當然意識到這個癥結(jié)所在,于是為了降低成本,各大企業(yè)研發(fā)的研發(fā),并購的并購,務(wù)求在最短的時間里得到最新的技術(shù),在眾多的企業(yè)中領(lǐng)先其他對手,以獲得支配整個行業(yè)的地位。
以下,我們把太陽能發(fā)電的技術(shù)、困難以及未來逐一進行探討。
太陽能發(fā)電技術(shù)可分為四代,簡介如下:
第一代為硅系太陽能電池,現(xiàn)有產(chǎn)品為單晶硅和多晶硅
太陽能電池,其轉(zhuǎn)換效率(即將太陽能轉(zhuǎn)化為電力的效率)最高。由于第一代電池的發(fā)展技術(shù)已相當成熟,故現(xiàn)在市場上超過90%之太陽能發(fā)電均使用第一代技術(shù)。
第二代為多元化合物薄膜太陽能電池③,現(xiàn)有產(chǎn)品為:非晶硅薄膜太陽能電池、碲化鎘、砷化鎵Ⅲ-V化合物和銅銦鎵硒。由于其厚度比傳統(tǒng)太陽能電池薄,故原料需求量少。由于這是新技術(shù),故普及程度不高。
③多元化合物薄膜太陽能電池:可以使用玻璃、塑料、陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當基板,非晶或多晶的薄膜太陽能發(fā)電組件則鑲嵌于基板上,基板本身并不參與發(fā)電過程。在薄膜太陽能電池制造上,可使用各式各樣的沉積技術(shù),一層又一層地把P型或N型材料涂上去。常見的薄膜太陽能電池有非晶硅(a-Si)、銅銦硒(CuInSe2,簡稱CIS)、銅銦鎵硒(CuInGaSe2,簡稱CIGS)和碲化鎘(CdTe)。
第三代太陽能電池包括:聚合物多層修飾電極型電池、光電化學(xué)電池、聚合物、納米晶、染料敏化太陽能電池。此技術(shù)的特點是不依賴于傳統(tǒng)的PN結(jié)分離光生電荷,但相比第二代技術(shù),第三代技術(shù)的普及程度更低。
第四代太陽能電池包括:納米晶化學(xué)太陽能電池、多光譜太陽能電池。多光譜太陽能電池能吸收紅外線光譜部分熱量使太陽能電池更有效。但此新技術(shù)仍在實驗室試驗階段。(1)第一代太陽能電池的問題
圖3-6是太陽能電池的生產(chǎn)流程。

圖3-6 太陽能電池制造流程
第一代的太陽能電池主要以硅為材料,而硅料則是由石英砂提煉而成。第一個步驟是把石英砂通過數(shù)個程序制成晶硅。晶硅主要可分為單晶硅及多晶硅,在提煉過程中進行晶體提拉可形成單晶硅,進行晶體鑄造可形成多晶硅。單晶硅和多晶硅兩者都是硅,只是晶體間的排列方式不同罷了。單晶硅的組成原子均按照一定的規(guī)則周期性地排列;多晶硅的硅原子堆積方式不止一種,它是由多種不同排列方向的單晶所組成。制成晶硅以后,再加熱把晶硅制成晶圓、硅錠,然后進行切割切成一塊塊薄薄的硅片。有了硅片,就有了太陽能發(fā)電的基礎(chǔ)。
太陽能電池生產(chǎn)商把薄薄的硅片加以排列、加工、合成以制成太陽能電池。到了這里,以后的程序就比較簡單了。模塊生產(chǎn)商把太陽能電池組成不同的排列,加上轉(zhuǎn)換器等裝置,制成電池模塊。太陽能電池模塊已是能獨立運作的“小型系統(tǒng)”了,如果把大量的小型系統(tǒng)聯(lián)合起來,就是用來發(fā)電的大型聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
這個制造流程是現(xiàn)今最常見、最成熟的生產(chǎn)技術(shù),可以說是第一代的太陽能電池制造技術(shù)。但它的缺點就是太陽能電池不能普及的最大障礙:提煉成本昂貴!
為什么昂貴呢?在生產(chǎn)“晶硅”的過程當中,需要加熱至1900℃以加速相應(yīng)的化學(xué)作用;接下來的晶圓制造,亦需要額外加熱至1400℃。單單是頭兩個工序已經(jīng)極其消耗能源!以現(xiàn)今技術(shù)來說,一片晶圓直徑大概為200μm﹙微米﹚,即0.0002m。但當中只有2μm有發(fā)電的效應(yīng)。換句話說,一片晶圓中只有1%的硅材料有用,其余99%的硅材料都是浪費掉的!此外,太陽能電池模塊體積又大又笨重,由此可見,太陽能發(fā)電的應(yīng)用范圍亦會比較狹窄。
在種種不同的條件限制下,加上不斷上升的硅材料價格,第一代太陽能電池的制造成本居高不下。
(2)第一代太陽能電池的演變
看過了第一代太陽能電池的制造流程,我們發(fā)現(xiàn),如要減低成本,可以從三方面著手:
·減低在生產(chǎn)太陽能電池過程中所損耗的材料;
·改善太陽能電池設(shè)計以提升轉(zhuǎn)換效率;
·研發(fā)新的太陽能發(fā)電技術(shù)。
A.減少耗材
發(fā)電效應(yīng)只在晶圓表面2μm的地方進行,所以晶圓厚度愈少,所浪費的硅材料也就愈少。根據(jù)德國Q - Cells的年報,它們的晶圓厚度已由2003年的300μm,改進到2006年的200μm(圖3-7)。而在未來數(shù)年,晶圓的厚度可望進一步減少。

圖3-7 晶圓厚度的減少
其次是使用新研發(fā)的技術(shù)減少硅材料的消耗。例如德國Q -Cells通過與Evergreen Solar合組企業(yè)EverQ GmbH,獲得的絲帶狀硅晶提拉技術(shù)。
如前文提及,常規(guī)生產(chǎn)硅片技術(shù)是基于能源密集型鑄造、加工和切割大型硅塊的技術(shù),制造過程并不環(huán)保而且會消耗硅材料。絲帶狀硅晶提拉技術(shù)可幫助減低在加熱時所消耗的能源及硅料的浪費。它的制造工藝是從一個小型硅熔爐(圖3-8的下部)中提拉硅片,從而制成200μm ~300μm厚的晶硅薄片,然后再切成小段硅片。故此,省去了硅棒切片的步驟,顯然,這種新研發(fā)的技術(shù)可減少硅材料的損失。況且此技術(shù)只需小規(guī)模加熱即可,因此可以減少能源消耗。

圖3-8 Evergreen SoIar絲帶狀硅晶提拉技術(shù)實況
絲帶狀硅晶技術(shù)是源自自然科學(xué)的“表面張力”概念。簡單來說,制作一個絲帶狀硅晶就像制作一個肥皂泡——水的表面張力將洗劑液制成泡泡。Evergreen Solar用兩條耐熱平行金屬線垂直通過一個小型硅熔爐,其中間形成一層薄的硅晶,并向上提拉。過程是連續(xù)的,提拉出來的絲帶狀硅晶可切成小段,然后進一步加工成太陽能電池。
如圖3-8所示,這是小型硅熔爐實際情況,兩片絲帶狀硅晶正在提拉中。提拉速度是每分鐘約1英寸。將來提高產(chǎn)能的發(fā)展是可同時提拉多條硅晶帶。
B.提升太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)換效率
另一項有效減低成本的方法便是改善太陽能電池的設(shè)計,繼而提升太陽能發(fā)電的效率。例如中國尚德電力研究出了專利“PLUTO”技術(shù)。在2006年測試生產(chǎn)中,單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已達18% ~19%,并可望于2008年達到20%,與實驗室中的極限25%愈來愈近。
然而,轉(zhuǎn)換效率的提升如何幫助太陽能電池融入生活當中?作為最終使用太陽能發(fā)電技術(shù)的終端客戶,要使太陽能發(fā)電系統(tǒng)安置到我們家中,最直接的方法是讓我們消費者能夠清楚計算出太陽能發(fā)電可替我們節(jié)省多少金錢。畢竟,能否節(jié)省金錢對消費者來說最容易理解,亦最有說服力!
在此我們首先介紹還付期的計算,并從轉(zhuǎn)換效率對還付期進行靈敏度分析去證明轉(zhuǎn)換效率的重要性。
“還付期”是指一個太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要運作多少年時間,才能讓節(jié)省下來的電費總和與整個系統(tǒng)的安裝成本相等。方程式是這樣的:
還付期=太陽能發(fā)電系統(tǒng)成本/每年節(jié)省的電費
舉個例子:美國加州舊金山某住宅的太陽能發(fā)電系統(tǒng)價格為16357美元,每年所節(jié)省的電費為1070美元。那么還付期大約是15年。
由于目前已運作的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中,太陽能電池轉(zhuǎn)換效率普遍為15%,因此我們從15%的轉(zhuǎn)換效率開始分析,如轉(zhuǎn)換效率每增加1%,在其他條件保持不變的情況下,還付期會有怎樣的改變呢?
從圖3-9中的關(guān)系曲線可見轉(zhuǎn)換效率與還付期是相反的關(guān)系。這代表當轉(zhuǎn)換效率在增加的時候,還付期是會相對減少的。如果太陽能電池制造商能把轉(zhuǎn)換效率由15%提升至16%,那還付期則可減少0.9年。所以中國尚德電力利用“PLUTO”技術(shù)把太陽能電池轉(zhuǎn)換效率由15%增加至20%,那還付期便能由15年縮減至11.3年,下降達25%。

圖3-9 還付期與轉(zhuǎn)換效率的靈敏度分析
如果轉(zhuǎn)換效率由15%增強至30%,那么還付期會減少50%,從15年縮短至7.5年。如未來有技術(shù)突破,能把能量轉(zhuǎn)換效率提升至50%,那么,還付期更能驟減至4.5年!根據(jù)研究所得,消費者一般可以接受3至5年的還付期。無可置疑,還付期的減少是吸引更多的消費者使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵。
另一方面,利用光學(xué)技術(shù)也能提升轉(zhuǎn)換效率至35%。我們將簡略介紹這方面的技術(shù)。
如圖3-10所示,在太陽能電池頂部加上菲涅爾透鏡,將80% ~90%的太陽光線聚焦于太陽能電池上,使每個太陽能電池能接受更多光能,而太陽能電池則使用了一種被稱為“III -V化合物”的材料去增加轉(zhuǎn)換效率。圖3-10所示的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率高達35%,相比普通太陽能電池轉(zhuǎn)換效率增加了2倍。因為新增的透鏡是普通光學(xué)玻璃,所以額外增加的成本是非常低的。這種技術(shù)可以有效地提升轉(zhuǎn)換效率。然而,這技術(shù)亦有弊端,它不能使用分散的陽光,即是它要求光線垂直射于菲涅爾透鏡上。為了使太陽能電池能持續(xù)并直接接受太陽光的照射,它需要一個機械跟蹤系統(tǒng)使太陽能電池系統(tǒng)能調(diào)整到能與太陽精確對應(yīng)的位置。這將增加整個系統(tǒng)的維修成本和造成額外的維修問題。另一方面,當太陽能電池在高能量光線下工作的時候,會產(chǎn)生高溫,因此需要散熱片去幫助散熱,但這額外裝置將令成本進一步增加。同時,由于太陽能電池長時間在高溫之下運作,令電池加速老化,對電池的可靠性造成問題,這將顯著減低太陽能電池的壽命。所以說,沒有更新的技術(shù)突破,提高太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)換效率是不容易的。

圖3-10 利用菲涅爾透鏡聚焦技術(shù)增加轉(zhuǎn)換效率
C.研發(fā)新技術(shù)
第一代太陽能電池技術(shù)是硅片型太陽能電池,如前所述,所需的能源和材料都很多。因為近年硅料的暫時短缺,迫使廠商利用其他可減少使用硅的技術(shù),甚至是不用硅做原料的太陽能電池技術(shù)。因而我們開始使用第二代太陽能電池技術(shù)——薄膜技術(shù)。
a.薄膜太陽能電池
薄膜太陽能電池是在便宜的基板上(如廉價的玻璃、不銹鋼或塑料)沉積一層可產(chǎn)生太陽能發(fā)電效應(yīng)的薄膜,厚度只需數(shù)微米。目前薄膜太陽能電池從材料上可分為三類:硅基薄膜電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池和染料敏化的光化學(xué)太陽能電池。其中又只有非晶硅(a -Si)、碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒(CIGS)已商業(yè)化。非晶硅是硅基薄膜電池,而碲化鎘和銅銦鎵硒則是化合物半導(dǎo)體薄膜電池。
表3-1列出了目前三種已商業(yè)化的薄膜太陽能電池在2005年底各自的市場份額。非晶硅在眾多薄膜技術(shù)中研究時間最長,市場占有率達64%,市場份額最大。在其余的兩種化合物薄膜技術(shù)中,碲化鎘有26%的市場份額并正在急劇增加。銅銦鎵硒也占有10%的份額市場。但銦及碲是稀有金屬,蘊藏量有限;鎘是有毒物質(zhì),并且研究時間尚短,故采用這兩種技術(shù)的電池制造商很少。
表3-1 薄膜技術(shù)種類

非晶硅是指硅原子的排列非常紊亂,它是以電漿式化學(xué)氣相沉積法,在玻璃等的基板上成長厚度約1μm的非晶硅薄膜。它對于可見光譜的吸光能力很強,所以只需要薄薄的一層非晶硅就可以把光子的能量有效地吸收。第一代傳統(tǒng)太陽能電池所用的晶圓厚度要200~300μm,非晶硅太陽能電池硅材料節(jié)省達200倍!可是非晶硅的太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)換效率非常低,只有6% ~7%,而且長時間光照會令轉(zhuǎn)換效率大幅降低,導(dǎo)致電池可靠性不高。不過,以多結(jié)式﹙Multijunction﹚結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的太陽能電池可改善非晶硅太陽能電池的缺點。
如今,日本夏普就在制造多結(jié)式薄膜太陽能電池。夏普在傳統(tǒng)疊式兩層薄膜電池(一層非晶硅加上一層微晶硅)的基礎(chǔ)上,成功開發(fā)了新的疊式三層薄膜電池(兩層非晶硅加上一層微晶硅),并能大量生產(chǎn)。這新結(jié)構(gòu)令薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率從11%增加到13%,模塊轉(zhuǎn)換效率從8.6%增加到10%。

圖3-11 夏普疊式薄膜電池
另一方面,碲化鎘和銅銦鎵硒并不是以硅作原材料,它們都是化合物半導(dǎo)體。碲化鎘目前在實驗室中的轉(zhuǎn)換效率可達16%,而商業(yè)成品的轉(zhuǎn)換效率大約是11%。但是因碲的天然蘊藏量有限,未必能支持太陽能電池的需求量。鎘是各國管制的高污染性重金屬,因此,該技術(shù)的發(fā)展受到限制。銅銦鎵硒在實驗室的轉(zhuǎn)換效率亦很高,可達19%。但與碲一樣,銦的天然蘊藏量也很有限。
薄膜技術(shù)不僅具有減少甚至不倚賴硅料的優(yōu)點,而且不需要經(jīng)過高耗能的提煉過程,亦可以減少能源的損耗。關(guān)于耗能,在太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)中,很多時候都用EPBT(能源回收期,Energy Pay-Back Time)來量化制造太陽能電池所損耗的能源。EPBT的意思是,需要多少年的時間才可讓該太陽能發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的能量與制造該系統(tǒng)所消耗的能量相等。
表3-2是各種太陽能電池技術(shù)的能源回收期比較。如果各類電池所能生產(chǎn)的能源都是相同的,那么最短的能源回收期是碲化鎘薄膜電池,為期1年。而最長則是單晶硅的能源回收期,為2.7年。第三列的數(shù)字代表該系統(tǒng)可產(chǎn)生的能源是制造該系統(tǒng)所需能源的多少倍。單晶硅的太陽能發(fā)電系統(tǒng)可生產(chǎn)的全部能量只是制造該系統(tǒng)所用能量的10倍;而碲化鎘最高可達27倍。這代表制造碲化鎘的能源消耗是最少的,而制造單晶硅的能源所需是最多的。這是因為,單晶硅在提煉硅料及提拉晶體時都要耗費大量能源。
表3-2 EPBT比較

薄膜技術(shù)還有其他好處,它能以卷動的形式生產(chǎn)大面積太陽能電池。
如圖3-12,薄膜技術(shù)以好像是打印的方式將感光材料沉積在大面積的塑料上,因而可生產(chǎn)大面積的太陽能電池,幾乎可以滿足任何形態(tài)的產(chǎn)品使用。如可在不銹鋼上噴上薄膜;將之安裝在汽車外殼;也可把薄膜涂在玻璃上,既作裝飾,又能發(fā)電;更廣泛的應(yīng)用是把薄膜配搭在建筑物料上或?qū)⑵漕A(yù)先融入建筑物料中。圖3-13顯示的是太陽能電池結(jié)合地面磚照明﹙BIPV﹚。

圖3-12 “打印”薄膜

圖3-13 BIPV系統(tǒng)
雖然它的太陽能轉(zhuǎn)換效率遠比第一代硅系太陽能電池低,基于薄膜太陽能電池的種種優(yōu)點,仍有不少研究單位和廠商在進行新材料或生產(chǎn)流程的研發(fā),期望能改善薄膜技術(shù)的種種缺點。無論如何,它的用途及靈活性足以使它成為未來太陽能發(fā)展的新方向。
b.第三代和第四代太陽能電池
第三代和第四代太陽能電池多在研究階段,還未能夠完全商業(yè)化。但第三代及第四代的太陽能電池的概念卻非常清楚:把太陽能發(fā)電效應(yīng)推廣至更多材料中,使得太陽能發(fā)電不受原料限制,能將其融入社會不同階層的生活中。
c.各大企業(yè)的技術(shù)取向
我們知道提升太陽能電池技術(shù)是產(chǎn)業(yè)本質(zhì),可大大幫助減低成本,實現(xiàn)太陽能發(fā)電的低價格化,使更多消費者愿意利用太陽能發(fā)電。但怎樣達到提升技術(shù)的目標,各大企業(yè)卻各顯神通:
業(yè)界的龍頭日本夏普自行研發(fā)客戶所需技術(shù),例如BIPV,把薄膜技術(shù)融入建筑材料里。
德國Q-Cells著重從控制及并購其他公司而得到不同的技術(shù),例如和瑞典Silbro AB合組公司取得銅銦鎵硒薄膜技術(shù)。
而中國尚德電力集中資源去提升太陽能電池轉(zhuǎn)換效率:發(fā)展“PLU-TO”專利技術(shù),期望單晶硅的發(fā)電效率在2008年達至20%。
各大企業(yè)的取向或許不一樣,但殊途同歸,都是為了提高太陽能電池技術(shù),把太陽能發(fā)電成本降低,爭取讓太陽能發(fā)電融入生活。
二、整合供應(yīng)鏈(ISC)
前面,我們談過了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的IPD,并得出這樣的結(jié)論:技術(shù)改進是最重要的。但在太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)里,除了技術(shù)的穩(wěn)固,還需要供應(yīng)鏈的靈活性以實踐融入生活。整合供應(yīng)鏈便是從整個供應(yīng)鏈中選取最重要的步驟并加以管理,提高工作效率從而使企業(yè)得益。
我們之前提及太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈主要分上中下游三個部分,而通過仔細研究分析夏普、Q-Cells及尚德這三家領(lǐng)先企業(yè)(關(guān)于他們的企業(yè)策略及詳細資料會在后面介紹)的狀況,我們發(fā)現(xiàn)中游企業(yè)在自身、上游和下游都分別有不同的目標,因而需要不同的策略。
在上游業(yè)務(wù),即硅料的提煉、純化和硅片的切割,太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)需要的是穩(wěn)定的原材料供應(yīng)。因為硅料除了是太陽能電池的材料外,還是計算機芯片、LCD顯示屏的必要原料。而在計算機芯片技術(shù)日新月異的時代里,計算機芯片業(yè)對硅料的需求大增,使得硅料的供應(yīng)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。雖說短缺屬暫時性,但長遠來說,穩(wěn)定原材料的供應(yīng)對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是絕對需要的。
中游業(yè)務(wù)即太陽能電池的制造,它們需要以產(chǎn)能的增加去迎合龐大的市場。我們知道,太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)在過去5年的增長尤其驚人,年增長率超過40%!如果企業(yè)不能配合市場需求的上升而增加產(chǎn)能,企業(yè)就不能夠抓住這個成長驚人的市場,最終會被競爭對手淘汰。
由于太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)是典型的金字塔模式,在下游的競爭是三個部分中最激烈的。雖說市場正在急速發(fā)展,但如果沒有穩(wěn)健的銷售渠道,下游業(yè)務(wù)的市場占有率便很容易被對手蠶食。我們不難發(fā)現(xiàn),企業(yè)都會以不同的方式以開拓新的銷售渠道并鞏固現(xiàn)有的占有率。可是,太陽能發(fā)電始終尚未普及,各大企業(yè)同時也要努力增加消費者的需求,通過政府政策的推動,舉行大型推廣活動和教育活動,研發(fā)太陽能發(fā)電產(chǎn)品的新用途,使消費者知道太陽能發(fā)電的益處。
我們得出的結(jié)論是:在太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)里,首先要有穩(wěn)定的原材料供應(yīng),配合產(chǎn)能的增加,再進行不同的推廣以增加銷售渠道,這才是整合供應(yīng)鏈的本質(zhì)。
1.穩(wěn)定原材料供應(yīng)
為什么我們說首先要穩(wěn)定原材料的充足供應(yīng)呢?我們來看看整個太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的市場份額。
從圖3-14中,我們看到,在2006年太陽能電池市場中,多晶硅電池占46.5%,單晶硅電池占43.4%,帶硅電池﹙絲帶狀晶硅﹚占2.6%,非晶硅薄膜電池占4.7%,換言之有97.2%的太陽能電池都是以硅作原材料。其他薄膜電池占2.9%。無可否認,以硅作原材料的太陽能電池仍是目前整個太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的主流,縱然各大企業(yè)努力研發(fā)薄膜太陽能電池技術(shù),卻不可能在短時間內(nèi)取代硅系電池的市場地位。想在快速增長的太陽能發(fā)電行業(yè)中發(fā)展,以合理的價格取得充足的硅材料是不可或缺的必要條件。也就是說,如果企業(yè)無法獲得硅材料的穩(wěn)定供應(yīng),那就不用說產(chǎn)能了。

圖3-14 2006年太陽能電池市場份額
硅是地球中第二豐富的元素,礦藏量充沛而且亦較易開采,并無短缺之理。但我們?yōu)槭裁凑J為在太陽能發(fā)電行業(yè)里最首要是要保證原材料的供應(yīng)呢?難道是硅材料的供應(yīng)不穩(wěn)定嗎?原來,硅材料不僅是太陽能電池的原材料,它同時也是LCD電視機、計算機芯片等等半導(dǎo)體行業(yè)的必須原材料。以往,差不多所有硅材料都是供給半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用,只有小部分提供給太陽能電池行業(yè)。可是,近年來計算機芯片、LCD電視機等半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展一日千里,對于硅材料的需求不斷增加。而由2000年開始,太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)又正在急速發(fā)展,用硅量逐年擴大。在2003年到2005年,太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的硅用量飆升,開始接近半導(dǎo)體行業(yè)的需求量。制造新的硅料生產(chǎn)線一般需要18~24個月的建設(shè)期,因此,來自太陽能電池行業(yè)的硅原料需求增長超過了硅產(chǎn)能的增長。由此,半導(dǎo)體行業(yè)與太陽能電池行業(yè)爭相搶購硅原料,導(dǎo)致硅料短缺,硅料價格一路上升。太陽能級硅的價格由2003年每千克24美元升至2005年每千克40美元,升幅達67%。雖然,生產(chǎn)硅的廠商都在擴充產(chǎn)能,不過,以最快的速度來計算,新生產(chǎn)線能夠出產(chǎn)硅料,也要在2006年下半年或2007年初才能實現(xiàn)。無可置疑,硅料的短缺最快也要在2008~2010年才可望解決。
那么,現(xiàn)在太陽能發(fā)電企業(yè)要穩(wěn)定硅材料供應(yīng)可以通過什么途徑呢?總括而言,可以有兩種主要的方法。正如太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈所顯示,其中一種方法是與上游企業(yè)合作,例如簽訂長期協(xié)議以確保未來的原料供應(yīng)。另一種方法是涉足上游業(yè)務(wù)。以日本夏普為例,它以企業(yè)的長線策略及利用自身的實力去發(fā)展上游業(yè)務(wù),在2007年于日本富山設(shè)置廠房生產(chǎn)硅材料,而同時,它亦于2006年通過住友商事株式會社與上游的龍頭企業(yè)挪威REC簽訂長達6年的硅片供應(yīng)合約。
2.增加產(chǎn)能
有了足夠及穩(wěn)定的原料供應(yīng)之后,便要積極擴充產(chǎn)能來確保有足夠的產(chǎn)品去應(yīng)對龐大的市場需求。各個太陽能發(fā)電企業(yè)都在擴大生產(chǎn)線,其中,以中國尚德電力的成績最為顯著。在2003年,尚德電力太陽能電池年產(chǎn)能是30MW,預(yù)計2010年的年產(chǎn)能達到1000MW,這相當于年增長率為65%!尚德于2001年成立,2004年以年產(chǎn)量計算已達世界10強,2005年世界第8,到了2006年更是躍居全球第4!在短短的4年間,尚德電力由一家小型太陽能電池制造企業(yè)跨入了世界前五大公司之列,其產(chǎn)品銷售到世界的不同國家及地區(qū)。
3.銷售推廣
有效的ISC管理的最后一個環(huán)節(jié)便是增加銷售。傳統(tǒng)上太陽能發(fā)電企業(yè)會加強對模塊供貨商、系統(tǒng)供貨商、分銷商及建筑承辦商的溝通,以了解市場的需要及增加銷售的渠道。但我們發(fā)現(xiàn),光是這樣做其實并不夠。由于太陽能發(fā)電這種觀念在生活上并未完全普及,所以在現(xiàn)有的需求當中增加銷售只能算是一項被動的策略。企業(yè)要主動增加消費者對太陽能發(fā)電的需求才算是抓住了行業(yè)的本質(zhì)。
怎樣才算是增加消費者對太陽能發(fā)電的需求呢?我們知道太陽能在我們生活中并未完全普及,所以企業(yè)的策略應(yīng)該是使消費者知道使用太陽能發(fā)電的益處。通過各國政府的政策及補貼計劃,大企業(yè)進行大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的安裝,舉辦公開講座,擴展太陽能發(fā)電的應(yīng)用范圍,使消費者無論在家中、工作場所或是休閑娛樂場所都能享受太陽能發(fā)電的好處,使太陽能發(fā)電在不知不覺中成為生活的一部分。
4.銷售渠道
太陽能發(fā)電市場的主要市場渠道大致如圖3-15所示。

圖3-15 太陽能發(fā)電市場的四個主要市場渠道
利用太陽能發(fā)電把能源轉(zhuǎn)送到消費者手上,可以有四個渠道。太陽能電池生產(chǎn)商將太陽能電池供應(yīng)到電池模塊生產(chǎn)商以后,電池模塊生產(chǎn)商將電池焊到一塊玻璃上成為太陽能電池模塊。繼而通過三個渠道為消費者提供電力。
第一,將電池模塊提供給系統(tǒng)安裝商,接著他們配上逆變器使發(fā)電生產(chǎn)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電,并將太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在屋頂頂部或住宅、辦公室和公共建筑的外墻,與電網(wǎng)連接,可向電網(wǎng)輸電。換言之,如消費者在自用后仍有多余的電力,可輸入公共電網(wǎng)賣給電力公司。
第二,與房屋發(fā)展商合作,用太陽能發(fā)電來作為一個設(shè)計特點,由建筑師將太陽能電池整合于建筑物中,如屋頂?shù)耐咂蚴澹〈鷤鹘y(tǒng)的材料。又如將柔性薄膜模塊植入拱形或圓形屋頂。另外半透明模塊更可容許日光進入房子但又不會太猛烈。消費者便可以將用在裝飾外墻材料的款項投資于太陽能組件及發(fā)電系統(tǒng)。這些系統(tǒng)也可同樣接入公共電網(wǎng)。
第三,也是將電池模塊供給系統(tǒng)安裝商,可是因為沒有公共電網(wǎng),太陽能發(fā)電系統(tǒng)因而需要通過充電控制器與蓄電池
連接。生產(chǎn)的電力方可儲存起來供日后使用。故此,太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要維修保養(yǎng)商的服務(wù),確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。
第四,因為新的薄膜太陽能電池技術(shù)使太陽能電池擁有便攜性,同時又可卷疊,適用于不同面積,所以有設(shè)計及生產(chǎn)商利用這些特性,制造消費電子產(chǎn)品和小型電器,例如手表、計算器、玩具等。消費者通過供應(yīng)及零售商購買這類既輕便又省電的產(chǎn)品。
5.通過政府政策的推動
太陽能發(fā)電企業(yè)應(yīng)該把握各國政府的政策,把太陽能發(fā)電技術(shù)普及化。例如日本政府于1997年通過新的《能源法》,并于2006年公布“日光大作戰(zhàn)計劃”,承諾補貼安裝太陽能發(fā)電的費用,并容許從太陽能發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)出來的多余電力“逆流”向電網(wǎng)饋電。又如德國于2000年及2004年通過了《可再生能源法》,其中規(guī)定,按照不同功率等級和安裝方式所生產(chǎn)出來的電力以相應(yīng)的價錢出售。太陽能發(fā)電企業(yè)也就能借著這些政府政策增加太陽能發(fā)電系統(tǒng)的安裝數(shù)量。
6.大型推廣活動及教育
很多時候,太陽能發(fā)電之所以未能在生活當中普及,很大程度是人們對太陽能發(fā)電的認知不足。人們會想:“現(xiàn)在即使沒有使用太陽能發(fā)電,我們生活依然美好。”甚至有人認為:“太陽能發(fā)電與我們有什么關(guān)系呢?”太陽能電池制造企業(yè)應(yīng)該主動對大眾進行教育,以拓展太陽能發(fā)電的需求。
很多大型的太陽能發(fā)電企業(yè)在這方面的推廣不遺余力。例如中國尚德電力為地球上海拔最高的哨所——查果拉哨所成功供電,又提供技術(shù)支持奧運圣火珠峰驛站的供電,還改建中國無錫機場屋頂太陽能離網(wǎng)項目,以及為2008年北京奧運舉行開閉幕式的鳥巢體育館提供太陽能系統(tǒng)等等,這些都是尚德為了向人們展示太陽能發(fā)電的實在性,從而做出的具有教育性的示范項目。
而日本夏普在舊金山Giant' s AT&T Park(棒球球場)安裝太陽能發(fā)電組件,使太陽能發(fā)電成為棒球比賽不可或缺的一部分,亦成為休閑生活的一部分;又為英國海德公園提供以太陽能供電的休閑小船,這讓人們覺得,太陽能發(fā)電能提供悠閑自在、無拘無束的生活。
除興建代表性建筑物外,日本夏普在2007年用6個月時間通過互聯(lián)網(wǎng)、電臺、雜志向美國加州居民介紹太陽能技術(shù),借以改變公眾對太陽能遙不可及的觀念,并讓公眾認識到,太陽能是廉價、清潔和安全可靠的能源。夏普繼而向下一代宣揚環(huán)保教育。夏普在英國推行“SOLAR 4 SCHOOLS”計劃,協(xié)助超過100所學(xué)校更換太陽能屋頂,將太陽能發(fā)電與環(huán)境保護聯(lián)系在一起。
這些項目主要是讓消費者更多接觸太陽能發(fā)電技術(shù),以圖改變?nèi)藗儗υ摷夹g(shù)的觀念,讓太陽能發(fā)電成為生活中的一部分,并使人們認為,運用太陽能是保護環(huán)境的一個重要而有效的方法。
7.開發(fā)產(chǎn)品新用途
除了推廣及教育,太陽能發(fā)電企業(yè)積極開發(fā)新產(chǎn)品去發(fā)掘新的市場,使太陽能發(fā)電能融入人們生活環(huán)境的每一部分。
例如無需供給電力即可獨立設(shè)置的太陽能照明燈。這些照明燈安裝在街道旁、公園里,可以說并不明顯,但就在不知不覺間融入了生活。
8.讓消費者享受太陽能發(fā)電的益處
傳統(tǒng)上,太陽能發(fā)電給人們的感覺是:“太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要占用很多的地方”、“第一次需要投放很大的資金來安裝”、“沒有太陽的日子就沒有電力供應(yīng)了”??如果要消除種種的疑慮,企業(yè)便要從消費者的利益出發(fā)。例如日本夏普與花旗銀行融資合作,把太陽能發(fā)電系統(tǒng)的安裝費用計算進按揭當中,并提供利息、手續(xù)費的優(yōu)惠,以吸引消費者,使他們更愿意安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
另外,企業(yè)常說太陽能發(fā)電系統(tǒng)能夠為家庭節(jié)省電力,是可再生的能源。但對于消費者來說,價錢才是最實際的問題。為了能讓消費者可以清楚看到發(fā)電系統(tǒng)為他們所節(jié)省的金錢,企業(yè)在太陽能發(fā)電系統(tǒng)上安裝了液晶顯示屏,使消費者能夠清楚地看見太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為他們節(jié)省了多少能源,節(jié)約了多少金錢(參見圖3-16)。

圖3-16 LCD顯示屏顯示太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電情況
另一方面,通過聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可解決雨天或沒有太陽時不能發(fā)電的問題。如在晚上或雨天,用戶可從電網(wǎng)購買電力,維持電力使用。如果是在白天天晴時,則可將剩余電力銷售給電力公司,以賺取金錢。
這樣,消費者就能享受到太陽能發(fā)電所帶來的直接好處,太陽能發(fā)電也融入了生活。
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