用科学解释揭示了金字塔建造的全过程。146米高的胡夫金字塔由230万块巨石组成，每块石头平均重约3吨。埃及人是如何完成庞大项目的建设的？2013年，考古学家在红海边缘发现了一张胡夫时代的砂址。经过研究，发现这个沙槽只是当时金字塔建造者留下的日记。

根据裂缝的内容，有人推断建造金字塔的大石头是由尼罗河水道运到吉萨的。但经过实地调查，发现这种说法根本行不通。使用现代铁镐和斧头，探险队花了几天时间才移除了一块3吨重的石头。如果要开采230万个区块，则需要十年以上才能完成。

金字塔每一层的石头大小均匀，石头完美倒置。连一张卡都插不进去，这个挖矿过程现在也很难实现。其次，金字塔内有许多重达100吨的巨石，木船无法承受这种石头。用人力拉一块石头需要40名苦力才能拉出一块3吨重的石头，但像阿斯旺州杯这样的一块花岗岩重达1200吨，至少需要12000人加上一千头牛，更不用说他们必须将这些石头举到50到100米的高度。真的有外星人帮助他们吗？

由于调查人员无意中发现金字塔中的一块木头完美地嵌在墙壁中，周围没有缝隙，这种情况只有在石头软化插入时才会出现。为了确认石头像混凝土一样浇筑，研究人员对金字塔进行了地磁场测量。在自然界中，每一块石头都是形成的不同于被地球磁化，其中产生的磁极的方向也不同。测量金字塔后，发现所有石头都具有相同的磁极，这将进一步证实用于建造金字塔的石头是浇筑的。同时，调查人员还发现，埃及拥有数百万立方米的粘土石灰岩储量。这种石灰石与高岭土的白粘土混合，然后与水发生化学反应。几个小时后，它变得和建造金字塔时一样石头。

在发现石灰石的神奇之处后，埃及人开始将其与各种材料混合。但埃及纳特龙地区有大量碳酸钠，碳酸钠与石灰混合时会产生烧碱。当烧碱与白沙混合时，加入水并加热，形成一种特殊的玻璃。放在阳光下就像放大镜，短时间内温度可以达到2000摄氏度，直接照射岩石瞬间融化，埃及人将熔岩倒入粘土模具中，第三王朝的雕像诞生了。学会使用太阳能后，石头的运输就比较容易了，只需将花岗岩融化成30厘米的小块，然后用船运到900公里外建成的金字塔。凝固的石灰绿石证实了这一说法。

借助太阳能，埃及人开始熔化各种石头，并将它们倒入完美的雕像中。庆幸是他们没有遇到黑金属。既然用来建造金字塔的石头已经解决了，接下来埃及人，结合了圆周率和黄金比例等四个常见数字，从一亿多个选择中找到了最完美的金字塔形状，几年后埃及人开始计划建造胡夫。是他把他们所有的知识都放进了这个金字塔。工地选择了吉沙高地，那里有足够的粘土和石灰石，但是制作混凝土需要大量的水，所以他们定了时间，在尼罗河涨潮泛滥，洪水到达山脚时开工。等待已久的工人使用螺杆泵河水巷做混凝土区域，一队工人挖掘石灰石，一队混合，然后将混合好的混凝土运送通过阀门进入模具，该模具将用于创建地基和地下隧道。

地基建成后，埃及人用棍子和绳索来定位金字塔的周边。定位完成后，将混凝土倒入模具中，每层都按照事先设计好的模具进行浇筑。当他们到达金字塔最复杂的竖井时，每次几米他们都停下来测量，然后开始关闭较低层的通道。为了保证坟墓不会倒塌，埃及人用花岗岩做支撑地基。为了保证花岗岩已经充分冷却，工人们会提前预留隧道进行观察。当它最终完成时，国王和建筑师会站在最顶端去除模具并揭开金字塔的面纱。

国王死后，工人们将尸体放入坟墓并填满最后的隧道。这样，胡夫金字塔就完成了。埃及人用他们所有的智慧建造了一座坟墓，他们希望灵魂像星星一样在宇宙中闪耀。

太阳能是一种什么样的能源，它和地球上的其他能源有什么关系？它有哪些用途？我们应该怎样利用它？

胡夫金字塔是一座长146公尺的巨大金字塔，它是用230万颗大岩石建成的，这些岩石的重量大约为3吨。埃及人怎么会有这么大的手笔？这是一张来自于红海海岸的胡夫时期的莎草纸，于2013年被考古学家发现。经调查，这张莎草纸很合适，是一个金字塔的建设者所留，有人从破译的文字中推测，修建这个金字塔的巨石，是从尼罗河的河流中被运到了吉萨。但是，在现场调查之后，这种观点并没有起到任何作用。研究人员花费数日，使用现代化的钢钎和斧子，将一颗三公吨的岩石拆卸下来。而230万吨的话，估计得挖10年。这座金字塔内，每一层的石头，都是均匀的尺寸，而且，石头的尺寸，也是恰到好处，甚至，就算是一张卡片，也无法插入。

这样的采矿方法即使是在今天也是非常困难的。二来，在那金字塔之中，也有着不少的百吨以上的岩石，这样的岩石，如果是在水中，那就是一艘木舟都无法支撑，只能依靠人力来搬运。1个3吨的岩石就要40个劳役，而阿斯旺的邦杯这种岩石，每一个都有1200吨的重量，光是人力，就要12000人，9000头母牛来搬运。而且，他们还需要将岩石搬运到五十到一百多米的高度，莫非真的是异族在帮助他们？

由于调查者无意中在这座金字塔里找到了一块完整的木板，它被嵌入了整座金字塔的墙面，而且周围没有任何缝隙。当岩石变软时，该条件仅被引入。要证明这些岩石是由水泥浇注而成。研究人员测量了该金字塔的地磁场。在大自然里，每个岩石都是由地球所磁化的，并且它们所具有的磁性的极性是不一样的。而且，在对该金字塔进行了测定之后，发现了全部的岩石都具有同样的兴奋性，因此，该研究结果将更好地证明了用于构建该金字塔的原料是通过浇注来制造的。同时，研究人员也在埃及发现了数以百万计的泥质石灰石，这些石灰石在被添加到高领地的白泥中之后，会发生化学变化，在几个小时内就会形成像金字塔建筑中的石头那样坚固的石头。埃及人在发现了石灰石的奇妙之后，就把它们与多种不同的物质结合在一起。另一方面，埃及纳特隆地区的Na2CO3含量很高，Na2CO3与Na2CO3的 社会 反应生成了烧碱。将烧碱和白沙混在一起，然后用水来加热，这样就会产生一种特别的“玻璃”，在太阳的照射下，这种“玻璃”就像是一个“放大镜”，在极短的时间里，其表面的温度就会上升到两千多度，直接照射在上面，那些“花岗石”就会被直接熔化。埃及人把岩浆注入陶器，于是便有了第三代的塑像。

在学习了使用太阳能之后，搬运岩石变得更加容易，只要把岩石分解为30 cm大小的小块，然后把它们装上船，运往距离这里900多公里的一个金字塔。埃及人利用太阳能，他们把各种各样的岩石熔化，然后用这种方法建造出了一座完美的雕塑。好在，他们并没有碰到那块黑色的铁块。现在，他已经搞定了这座金字塔的材料，最困难的部分也终于要开始了。埃及人把四种常见的数字，如圆周速率和黄金分割速率，组合起来，在超过1亿个选项中，发现了金字塔的最佳形态。如果它再往前走五十公分，整个金字塔就会彻底消失。将其与现代建筑进行比较，发现该金字塔的尺寸仅为1 cm。最让人吃惊的是，当他被送藏之后，他的陵寝就会从那口井一直延伸到他的陵寝。

而这个星期的 星座 则是天朗星。这两个 星座 都记录了从2550年至2560年间的古埃及金字塔。埃及人怎么会懂得那些繁复的方程式？埃及的夏季，有一个特殊的日子，天上有一颗大明星，当它和太阳一起升起来时，尼罗河便淹没了这片土地。这片土地已有3个月不能用了。埃及人在没有工作的时候，就藏在山里，在汗水的浸染下，他们厌倦了，开始学习如何计算手指和脚趾的数量，并且通过这样的方法来对东西进行排序。一直到大水消退，大家的田里都积满了污泥。埃及人把国王的足印当作衡量土地面积的尺度，以便人人都能得到同等面积的土地。但是，当他们看到所有的国王都有着不同的足部尺寸时，他们就会去找一个永久的目标，将所有的粮食，植物，水果，以及所有可以看到的东西都用测量仪器进行测量。

最终，他们发现，这种物体并不是一定要有一定的尺寸，后来，一个人想出了一个办法，用一颗水珠去衡量，结果，水珠的尺寸是不变的，于是，他们就有了最早的度量工具——王冠之指。现在，一颗水珠的直径还只有一公分。埃及人在得到了计量装置之后，就对周围的东西进行了疯狂的计量。再次，他们又发现，不管磁盘大小如何，最后的数据都是3.14。他们觉得这是一个非常重要的数据，所以就把它写了出来。埃及人不仅能测定，而且能测定东西的重量，并能把它的时间记录下来。他们用像沙子一样的水流制成了一个时钟。几年之后，古埃及人便着手修建胡夫的金字塔，并将他们所掌握的一切知识，都纳入其中。建造场地选在吉萨高原，那里有充足的泥质和石灰石，但是在建造水泥的时候，却要用到很多的水量。

所以，当尼罗河的河水上涨的时候，就是它们行动的时候。凌晨，洪水抵达山脚下，早就等候多时的工程人员，使用螺杆式水泵，将水流送往水泥生产区域。工作人员在一对石头上挖洞，另一对石头上搅拌，最后把搅拌好的水泥放入一个阀门内，这样就可以在地面和地道中使用了。埃及人在本地基础建设完成后，利用木棍和绳索对金字塔周围进行了定位，在完成了对金字塔周围的定位后，他们把水泥注入了铸模，然后根据预先设定好的铸模，在各个楼层上进行了浇铸。到了最繁复的金字塔竖井，为了确保最明亮的北辰天狼能够直接进入陵寝，他们都是每隔数米，就停下脚步，进行一次一次的测算。在建造好了墓穴之后，就将通往地下的各个楼层都给封锁了起来。埃及人利用花岗石建造了一个支持基础，以确保墓穴不会坍塌。为确保花岗岩已经充分冷却，工人会提前预留一个隧道进行观察。

埃及金字塔是如何建造的？真的是外星人建造的吗？

太阳能发电产业分析(2011-02-07 11:34:37)转载标签： 日本太阳能发电太阳能电池尚德电力p型半导体财经

2007年下旬，国际油价已上升至100美元一桶；虽说美元疲软、中东政局不稳是其中不可轻视的诱因，但世界能源日益短缺是更不能逃避的问题！有研寒报告指出：石油会在41年后枯竭，天然气会在67年后耗尽；煤矿是比较丰富的资源，还可用192年；但煤却是三者之中二氧化碳排放量最多的，是温室效应的最大元凶。

其实能源短缺已不是今天才发生的事，具有远见的国家，例如日本及德国，它们居安思危，除了意识到能源枯竭的问题外，更考虑到石油这种资源是地区性的：地球上只在有限的几个地区才拥有石油这种珍贵的资源，而这种珍贵的能源其实是掌握在某几个国家手中的。为了尽早摆脱依赖产油国的状况，它们早在数十年前已着手开发新能源，并选择了再生能源②为发展的重点。到了近20年，各国在研究再生能源上都取得了成果，其中太阳能发电产业的发展更是一日千里。所谓太阳能发电，就是把光能转化为电能的一种技术。太阳能发电或许在现今还未能十分普及，但我们发现，它有着无限的潜力。现今的石化能源价格日渐昂贵，加上石化能源所排放的污染物正不断威胁我们居住的环境；而太阳能用之不竭，几乎不产生任何污染。我们预计太阳能在未来将会是其中一种最有效及最常用的能源。

从2000年开始，基于太阳能发电技术的日趋成熟，人们生态环保的意识亦渐渐增强，加上各国政府政策上的推动，太阳能发电产业正步入高速增长期。根据调查显示，太阳能发电产业在过去五年的平均增长率超过40%！借这个太阳能发电产业的春风，各国企业都如雨后春_般跑到这个朝阳行业来；其间企业与企业之间的竞争、并购过程非常激烈。我们对太阳能发电行业的产业链进行了仔细研究，通过剖析原材料生产、加工、制造、装嵌、推广以至销售等等，我们发现太阳能发电产业的行业本质是如何把太阳能发电技术融入生活。先介绍太阳能发电行业的概况，然后会从太阳能发电技术的发展及供应链管理去详细剖析行业的本质——解释龙头企业如何应用及发展太阳能发电技术，从而把太阳能带进我们的生活；接着，我们以不同的企业去印证太阳能发电行业的本质；最后，我们将为这个行业的研究做个总结。

一、太阳能发电的优势

太阳能属于再生能源。目前常见的再生能源主要有风能、水能、太阳能和地热，其中，太阳能是总体上最可利用的再生能源。与风能相比，太阳能稳定性较强，受季节、季风影响较小。与水能相比，太阳能地理位置局限性较小。地热跟水能一样，受到位置的局限性，而且有足够的地热可以发电地方并不多。

太阳能发电还有以下优点：属于可再生能源，不必担心能源枯竭。太阳能本身并不会给地球增加热负荷。运行过程稳定、低污染、无噪声。所产生的电力既可供家庭单独使用，也可并入电网供大众使用。太阳能发电产品用途广泛，例如，可安装于建筑物、衣服和运输工具上使用。

二、太阳能发电产业的历史及现状

利用太阳能的发展自2000年起慢慢起步，过去5年世界平均年增长超过40%。其中日本的发展尤为迅速，太阳能的利用在该国受到很大的重视。

在20世纪90年代初期，全世界太阳能电池的产量在100MW之下。当时日本已经是全球最大的太阳能电池生产国，1990年的年产量为16.8MW，占全球产量的：36.1%，紧随其后的是美国和欧洲，分别占全球产量的31.8%及21.9%。我们可以推断，早在20年前，日本已大力推广太阳能发电技术了。到了20世纪90年代末，太阳能电池的全球产量已飙升至287.7MW，比1990年的产量足足增长了6倍，年均增长率达20%！更惊人的是，从2000年至2006年这6年间，太阳能电池的年产量又增加了9倍：从2000年的287.7MW到2006年的2500MW，年均增长率超过40%！要留意的是，时至今日，日本依然是全球最大的太阳能电池生产国，在2006年占全球产量的37.1%。由此可见，日本仍保持着20年前的领先地位，而且其领先地位更加稳固了，与其他国家相比，优势愈来愈大。相比之下，美国就给人以原地踏步的感觉：1990年它的市场占有率为31.8%，到了2006年已缩减至8.1％。从这个现象我们可以知道，各国政府对太阳能发电产业有着不同的态度和目标。而事实上，在国家政策上，我们发现日本的资助计划的确比美国更加全面。日本在太阳能发电产业的领导地位可以说是毋庸置疑。

太阳能发电产业链分上、中、下游三个部分。上游事业包括提炼太阳能级硅、制造硅棒和硅碇、切割硅片；中游企业负责制造电池；下游则着重装嵌电池模块及销售太阳能发电系统。太阳能发电产业是典型的金字塔模式：即上游的企业数量比较少，从事中游业务的企业数量比上游多，而下游企业的数目也最多。原因很简单：在产业的上、中、下游三个部分中，上游业务所需要的技术、成本都是最高的。正因为如此，进人上游业务的门坎相对中游及下游业务要高得多。图3-3显示了典型的金字塔模式。

在最顶的部分是晶体硅（在这里我们用多晶硅来做例子）的制造，属于最上游的业务。从事多晶硅提炼的企业全球大概有8家，而其中前5强的企业产量占整个行业的85%！从事硅片制造的企业大概有18家，其中前5强的企业产量占整个行业的60%。太阳能电池制造商超过85家，前5强企业的产量占全行业的55%。太阳能电池模块制造商更多，超过130家，前5强企业的产量占整个行业的比例只有50%。最后，系统安装商无疑最多，可达数百家。所以，我们说太阳能发电产业的确是典型的金字塔模式。

就提炼太阳能级硅来说，美国HSC和挪威REC是其中的佼佼者；硅棒和硅碇制造及硅片切割的代表则有日本京瓷（Kyocem）和日本夏普（SHARP）；而日本夏普更是制造太阳能电池的龙头企业，紧随其后的是德国Q-Cells和日本京瓷。而下游的市场则比较分散，除了德国SMA占整个下游的不足20%外，其余企业的市场占有率都不太突出。我们会集中讨论中游部分：太阳能电池制造商。

根据2006年的资料，太阳能电池制造商五强依次是日本夏普、德国Q-Cells，日本京瓷、中国尚德电力（Suntech Power）及日本三洋（Sanyo）。我们看到，2006年的五强中日本企业占了3家，这正印证了日本在太阳能发电产业领导群雄的地位。我们以日本夏普、德国及中国尚德电力作为本章的重点案例。为了集中讨论世界的太阳能发电行业，而不要变成只研究日本太阳能发电行业的报告，我们把日本京瓷公司的内容从本章剔除。而我们的确从不同国家的企业身上找到它们符合行业本质的线索，而这就是它们从竞争激烈的行业中脱颖而出的原因。日本夏普的业务涉及硅棒、硅碇的制造，太阳能电池的制造及装嵌；德国Q-Cells把资源集中在太阳能电池的制造；而中国尚德电力则主要是制造太阳能电池及模块装嵌。我们会仔细研究它们在企业策略上的取向，了解它们成功之处。在本章的最后部分，我们将以日本夏普、中国尚德电力及德国Q-Cells作为案例，让读者能从案例中了解太阳能发电行业的本质。

三、太阳能发电技术

太阳能发电技术是将太阳能转化为电力的技术。当太阳光照射在P型半导体和N型半导体之间时，基于物理效应，电极之间就会产生电压。只要把P型半导体和N型半导体连接起来，就能把得到的电流传送到其他地方（即发电）。虽说太阳能电池的设计日新月异，但硅系太阳能电池都是运用了这一基本原理。电池主要分为数层，其中最要紧的是N型及P型半导体，其他的涂层主要作用是保护、支持电池。目前，太阳能发电技术的应用有联网和离网两类。联网意即与地方电网连接，将所产生之电力供应给地方电网。这使得依赖太阳能发电的地方需要24小时运作，因为晚间没有阳光，用电可向地方电网购买。这可解决太阳能技术在没有阳光时的难题。离网意即不与地方电网连接，通过与蓄电池连接，可将日间产生的电力储蓄起来供晚间使用。离网主要应用于偏远地区或固定电网未能到达的地区，这可使当地人过上拥有电力的生活。离网太阳能发电技术对中国偏远农村发展现代化农业具有重要意义。

国际能源处的数据显示，2006年世界前十大太阳能电池生产商中，日本生产商占4名、德国生产商占3名、中国占2名、英国占1名。这说明，在太阳能发电技术上，日本和德国占有领导地位。厂商方面，日本夏普占全世界生产份额的17.4%、德国Q-Cells占10.1%。中国尚德电力是唯一能进入前10名的中国内地公司。在2006年，它的市场份额占全世界的6.3%。到了今天，虽说太阳能发电行业正步人强劲的增长期，但太阳能还不能取代传统石化能源，原因是太阳能发电成本太高。以我国为例：以煤发电，每度电成本为0.2～0.3元人民币；水力发电每度电成本为0.2元人民币；太阳能发电每度电成本为2元人民币，故降低成本是推广太阳能发电技术的关键。

行业本质

太阳能行业的本质是融入生活。在解释行业本质前，让我们先了解这个行业特别的产业链在整条产业链上，各厂商利用整合生产开发（IPD）和整合供应链（ISC）去追随这个行业的本质，最终达到行业领先的地位。现以整合生产开发和整合供应链两方面去分析行业本质及其重要性。

—、整合生产开发（IPD）1.IPD的概念

首先我们看看什么是整合生产开发（Integrated Product Development，IPD）。在传统的产品开发过程当中，各部门各自运作。产品设计部门开发出来的产品不一定完全符合市场需要，釆购部门对新产品所需的材料不一定有完善的供应计划，生产部对于新产品不一定有一套完整的工序。产品设计部设计出来的“新”产品，到了消费者手中，可能已是一种完全不同的产品了。IPD的概念在美国最先兴起，目的是为了优化开发新产品的流程。IPD针对各部门在开发新产品中不协调的情况，把产品开发的程序与市场需要、企业策略以及材料供应相结合。推行IPD首先确认市场需要，如以太阳能发电行业为例，各企业认定市场的要求是融入生活；然后制定企业策略，如日本夏普推行自家的技术研究，德国Q-Cells则着重与其他企业合作或通过并购取得技术；最后把生产程序以及材料供应等等元素加入设计新产品的过程当中，从而使新产品面世后既能符合市场需要，又能以最短的时间生产并拿到消费者手中。

2.太阳能发电的困难及未来

让我们想一想，太阳能发电至今为止都需要政府进行各种补贴，其中一个最大的原因是发电成本极高。如前所述，在现今国内，太阳能发电的平均成本为每度电2元人民币，水电及火电每度电却只需要0.2～0.3元人民币。消费者现在所付出的电费为0.6～0.8元人民币。太阳能发电需要如此巨大的成本，如果没有政府的补贴，消费者到底要付多少钱呢？

虽说各国政府已意识到发展新能源的迫切性，并实行了一系列的补贴计划以推动太阳能发电。但归根结底，太阳能发电之所以尚未普及，很大程度上是因为技术不够成熟，发电成本还不足以使太阳能发电融入社会每个阶层的生活。在太阳能发电产业价值链中的每一个阶段、每一个制造程序，尤其是属于上游的硅材料提炼阶段，成本仍然偏高。成功的太阳能发电企业当然意识到这个症结所在，于是为了降低成本，各大企业研发的研发，并购的并购，务求在最短的时间里得到最新的技术，在众多的企业中领先其他对手，以获得支配整个行业的地位。以下，我们把太阳能发电的技术、困难以及未来逐一进行探讨。太阳能发电技术可分为四代，简介如下：第一代为硅系太阳能电池，现有产品为单晶硅和多晶硅太阳能电池，其转换效率（即将太阳能转化为电力的效率）最高。由于第一代电池的发展技术已相当成熟，故现在市场上超过90%之太阳能发电均使用第一代技术。

第二代为多元化合物薄膜太阳能电池，现有产品为：非晶硅薄膜太阳能电池、碲化镉、砷化镓III-V化合物和铜铟镓硒。由于其厚度比传统太阳能电池薄，故原料需求量少。由于这是新技术，故普及程度不高。

第三代太阳能电池包括：聚合物多层修饰电极型电池、光电化学电池、聚合物、纳米晶、染料敏化太阳能电池。此技术的特点是不依赖于传统的PN结分离光生电荷，但相比第二代技术，第三代技术的普及程度更低。

第四代太阳能电池包括：纳米晶化学太阳能电池、多光谱太阳能电池。多光谱太阳能电池能吸收红外线光谱部分热量使太阳能电池更有效。但此新技术仍在实验室试验阶段。

（1）第一代太阳能电池的问题

第一代的太阳能电池主要以硅为材料，而硅料则是由石英砂提炼而成。第一个步骤是把石英砂通过数个程序制成晶硅。晶硅主要可分为单晶硅及多晶硅，在提炼过程中进行晶体提拉可形成单晶硅，进行晶体铸造可形成多晶硅。单晶硅和多晶硅两者都是硅，只是晶体间的排列方式不同罢了。单晶硅的组成原子均按照一定的规则周期性地排列；多晶硅的硅原子堆积方式不止一种，它是由多种不同排列方向的单晶所组成。制成晶硅以后，再加热把晶硅制成晶圆、硅锭，然后进行切割切成一块块薄薄的硅片。有了硅片，就有了太阳能发电的基础。太阳能电池生产商把薄薄的硅片加以排列、加工、合成以制成太阳能电池。到了这里，以后的程序就比较简单了。模块生产商把太阳能电池组成不同的排列，加上转换器等装置，制成电池模块。太阳能电池模块已是能独立运作的“小型系统”了，如果把大量的小型系统连合起来，就是用来发电的大型联网系统。这个制造流程是现今最常见、最成熟的生产技术，可以说是第一代的太阳能电池制造技术。但它的缺点就是太阳能电池不能普及的最大障碍：提炼成本昂贵！

为什么昂贵呢？在生产“晶硅”的过程当中，需要加热至1900℃以加速相应的化学作用；接下来的晶圆制造，亦需要额外加热至1400℃。单单是头两个工序已经极其消耗能源！以现今技术来说，一片晶圆直径大概为200μm（微米），即0.0002m。但当中只有2μm有发电的效应。换句话说，一片晶圆中只有1%的硅材料有用，其余99%的硅材料都是浪费掉的！此外，太阳能电池模块体积又大又笨重，由此可见，太阳能发电的应用范围亦会比较狭窄。在种种不同的条件限制下，加上不断上升的硅材料价格，第一代太阳能电池的制造成本居高不下。

（2）第一代太阳能电池的演变

看过了第一代太阳能电池的制造流程，我们发现，如要减低成本，可以从三方面着手：减低在生产太阳能电池过程中所损耗的材料；改善太阳能电池设计以提升转换效率；研发新的太阳能发电技术。A.减少耗材发电效应只在晶圆表面2μm的地方进行，所以晶圆厚度愈少，所浪费的硅材料也就愈少。根据德国Q-Cells的年报，它们的晶圆厚度已由2003年的300μm，改进到2006年的200μm。而在未来数年，晶圆的厚度可望进一步减少。其次是使用新研发的技术减少硅材料的消耗。例如德国Q-Cells通过与Evergreen Solar合组企业EverQ GmbH，获得了的丝带状硅晶提拉技术。如前文提及，常规生产硅片技术是基于能源密集型铸造、加工和切割大型硅块的技术，制造过程并不环保而且会消耗硅材料。丝带状硅晶提拉技术可帮助减低在加热时所消耗的能源及硅料的浪费。它的制造工艺是从一个小型硅熔炉（图3-8的下部）中提拉硅片，从而制成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骤，显然，这种新研发的技术可减少硅材料的损失。况且此技术只需小规模加热即可，因此可以减少能源消耗。

丝带状硅晶技术是源自自然科学的“表面张力”概念。简单来说，制作一个丝带状硅晶就像制作一个肥皂泡——水的表面张力将冼剂液制成泡泡。Evergreen Solar用两条耐热平行金属线垂直通过一个小型硅溶炉，其中间形成一层薄的硅晶，并向上提拉。过程是连续的，提拉出来的丝带状硅晶可切成小段，然后进一步加工成太阳能电池。这是小型硅熔炉实际情况，两片丝带状硅晶正在提拉中。提拉速度是每分钟约1英寸。将来提高产能的发展是可同时提拉多条硅晶带。

B.提升太阳能发电转换效率

另一项有效减低成本的方法便是改善太阳能电池的设计，继而提升太阳能发电的效率。例如中国尚德电力研究出了专利“PLUTO”技术。在2006年测试生产中，单晶硅太阳能电池的转换效率已达18%～19%，并可望于2008年达到20%，与实验室中的极限25%愈来愈近。然而，转换效率的提升如何帮助太阳能电池融入生活当中？作为最终使用太阳能发电技术的终端客户，要使太阳能发电系统安置到我们家中，最直接的方法是让我们消费者能够清楚计算出太阳能发电可替我们节省多少金钱。毕竟，能否节省金钱对消费者来说最容易理解，亦最有说服力！在此我们首先介绍还付期的计算，并从转换效率对还付期进行灵敏度分析去证明转换效率的重要性。“还付期”是指一个太阳能发电系统需要运作多少年时间，才能让节省下来的电费总和与整个系统的安装成本相等。方程式是这样的：

还付期=太阳能发电系统成本/每年节省的电费举个例子：美国加州旧金山某住宅的太阳能发电系统价格为16357美元，每年所节省的电费为1070美元。那么还付期大约是15年。由于目前已运作的太阳能发电系统中，太阳能电池转换效率普遍为15%，因此我们从15%的转换效率开始分析，如转换效率每增加1%，在其他条件保持不变的情况下，还付期会有怎样的改变呢？这代表当转换效率在增加的时候，还付期是会相对减少的。如果太阳能电池制造商能把转换效率由15%提升至化％，那还付期则可减少0.9年。所以中国尚德电力利用“PLUTO”技术把太阳能电池转换效率由15%增加至20%，那还付期便能由15年缩减至11.3年，下降达25%。如果转换效率由15%增强至30%，那么还付期会减少50%，从15年缩短至7.5年。如未来有技术突破，能把能量转换效率提升至50%，那么，还付期更能骤减至4.5年！根据研究所得，消费者一般可以接受3至5年的还付期。无可置疑，还付期的减少是吸引更多的消费者使用太阳能发电系统的关键。另一方面，利用光学技术也能提升转换效率至35%。我们将简略介绍这方面的技术。

在太阳能电池顶部加上菲涅尔透镜，将80%～90%的太阳光线聚焦于太阳能电池上，使每个太阳能电池能接受更多光能，而太阳能电池则使用了一种被称为“III-V化合物”的材料去增加转换效率。太阳能电池转换效率高达35%，相比普通太阳能电池转换效率增加了2倍。因为新增的透镜是普通光学玻璃，所以额外增加的成本是非常低的。这种技术可以有效地提升转换效率。然而，这技术亦有弊端，它不能使用分散的阳光，即是它要求光线垂直射于菲涅尔透镜上。为了使太阳能电池能持续并直接接受太阳光的照射，它需要一个机械跟踪系统使太阳能电池系统能调整到能与太阳精确对应的位置。这将增加整个系统的维修成本和造成额外的维修问题。另一方面，当太阳能电池在高能量光线下工作的时候，会产生高温，因此需要散热片去说明散热，但这额外装置将令成本进一步增加。同时，由于太阳能电池长时间在高温之下运作，令电池加速老化，对电池的可靠性造成问题，这将显著减低太阳能电池的寿命。所以说，没有更新的技术突破，提高太阳能发电转换效率是不容易的。

C.研发新技术

第一代太阳能电池技术是硅片型太阳能电池，如前所述，所需的能源和材料都很多。因为近年硅料的暂时短缺，迫使厂商利用其他可减少使用硅的技术，甚至是不用硅做原料的太阳能电池技术。因而我们开始使用第二代太阳能电池技术——薄膜技术。

a.薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池是在便宜的基板上（如廉价的玻璃、不锈钢或塑料）沉积一层可产生太阳能发电效应的薄膜，厚度只需数微米。目前薄膜太阳能电池从材料上可分为三类：硅基薄膜电池、化合物半导体薄膜电池和染料敏化的光化学太阳能电池。其中又只有非晶硅（a-Si）、碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS）已商业化。非晶硅（a-Si）是硅基薄膜电池，而碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒则是化合物半导体薄膜电池。非晶硅在众多薄膜技术中研究时间最长，市场占有率达64%，市场份额最大。在其余的两种化合物薄膜技术中，碲化镉有26%的市场份额并正在急剧增加。铜铟镓硒也占有10%的份额市场。但铟及碲是稀有金属，蕴藏量有限；镉是有毒物质，并且研究时问尚短，故采用这两种技术的电池制造商很少。

类型 2005年薄膜市场份额 特点

非晶硅（a-S） 64% 它的研究进行时间最长，可能是3个技术中最为人所能理解的材料，商业化的时间也是最长的。碲化镉（CdTe） 26% 虽然镉是有毒的，但其市场份额正在急剧增加。该产品商业化的时间也较长。铜铟镓硒（CIGS） 10% 在理论上是最具潜力的，转换效率也较髙，但现阶段技术掌握不足，因此开发商较少非晶硅是指硅原子的排列非常紊乱，它是以电浆式化学气相沉积法，在玻璃等的基板上成长厚度约1μm的非晶硅薄膜。它对于可见光谱的吸光能力很强，所以只需要薄薄的一层非晶硅就可以把光子的能量有效地吸收。第一代传统太阳能电池所用的晶圆厚度要200～300μm，非晶硅太阳能电池硅材料节省达200倍！可是非晶硅的太阳能发电转换效率非常低，只有6%～7%，而且长时间光照会令转换效率大幅降低，导致电池可靠性不高。不过，以多结式（Mulitjunction）结构为基础的太阳能电池可改善非晶硅太阳能电池的缺点。

如今，日本夏普就在制造多结式薄膜太阳能电池。夏普在传统迭式两层薄膜电池（一层非晶硅加上一层微晶硅）的基础上，成功开发了新的迭式三层薄膜电池（两层非晶硅加上一层微晶硅），并能大量生产。这新结构令薄膜电池的转换效率从11%增加到13%，模块转换效率从8.6%增加到10%。另一方面，碲化镉和铜钢镓硒并不是以硅作原材料，它们都是化合物半导体。碲化镉目前在实验室中的转换效率可达16%，而商业成品的转换效率大约是11%。但是因碲的天然蕴藏量有限，未必能支持太阳能电池的需求量。镉是各国管制的高污染性重金属，因此，该技术的发展受到限制。铜铟镓硒在实验室的转换效率亦很高，可达19%。但与碲一样，铟的天然蕴藏量也很有限。

薄膜技术不仅具有减少甚至不倚赖硅料的优点，而且不需要经过高耗能的提炼过程，亦可以减少能源的损耗。关于耗能，在太阳能发电产业中，很多时候都用EPBT（能源回收期，Energy Pay-Back Time）来量化制造太阳能电池所损耗的能源。EPBT的意思是，需要多少年的时间才可让该太阳能发电系统所产生的能量与制造该系统所消耗的能量相等。

太阳能电池技术 EPBT/年 系统生产能源比制造该系统所需能源/倍

单晶硅 2.7 10

多晶硅 2.2 12

丝带晶硅 1.7 16

碲化镉 1 27

如果各类电池所能生产的能源都是相同的，那么最短的能源回收期是碲化镉薄膜电池，为期1年。而最长则是单晶硅的能源回收期，为2.7年。第三列的数字代表该系统可产生的能源是制造该系统所需能源的多少倍。单晶硅的太阳能发电系统可生产的全部能量只是制造该系统所用能量的10倍；而碲化镉最高可达27倍。这代表制造碲化镉的能源消耗是最少的，而制造单晶硅的能源所需是最多的。这是因为，单晶硅在提炼硅料及提拉晶体时都要耗费大量能源。

薄膜技术还有其他好处，它能以卷动的形式生产大面积太阳能电池。如图3-12，薄膜技术以好像是打印的方式将感光材料沉积在大面积的塑料上，因而可生产大面积的太阳能电池，几乎可以满足任何形态的产品使用。如可在不锈钢上喷上薄膜；将之安装在汽车外壳；也可把薄膜涂在玻璃上，既作装饰，又能发电；更广泛的应用是把薄膜配搭在建筑物料上或将其预先融入建筑物料中。图3-13显示的是太阳能电池结合地面砖照明（MPV）。虽然它的太阳能转换效率远比第一代硅系太阳能电池低，基于薄膜太阳能电池的种种优点，仍有不少研究单位和厂商在进行新材料或生产流程的研发，期望能改善薄膜技术种种的缺点。无论如何，它的用途及灵活性足以使它成为未来太阳能发展的新方向。

b.第三代和第四代太阳能电池

第三代和第四代太阳能电池多在研究阶段，还未能够完全商业化。但第三代及第四代的太阳能电池的概念却非常清楚：把太阳能发电效应推广至更多材料中，使得太阳能发电不受原料限制，能将其融入社会不同阶层的生活中。

C.各大企业的技术取向

我们知道提升太阳能电池技术是产业本质，可大大帮助减低成本，实现太阳能发电的低价格化，使更多消费者愿意利用太阳能发电。但怎样达到提升技术的目标，各大企业却各显神通：业界的龙头日本夏普自行研发客户所需技术，例如BIPV，把薄膜技术融入到建筑材料里。德国Q-Cells着重从控制及并购其他公司而得到不同的技术，例如和瑞典Silbro AB合组公司取得铜铟镓硒薄膜技术。而中国尚德电力集中资源去提升太阳能电池转换效率：发展“PLUTO”专利技术，期望单晶硅的发电效率在2008年达至20%。各大企业的取向或许不一样，但殊途同归，都是为了提高太阳能电池技术，把太阳能发电成本降低，争取让太阳能发电融入生活。

二、整合供应链（ISC）

前面，我们谈过了太阳能发电产业的IPD，并得出这样的结论：技术改进是最重要的。但在太阳能发电产业里，除了技术的稳固，还需要供应链的灵活性以实践融入生活。整合供应链便是从整个供应链中选取最重要的步骤并加以管理，提高工作效率从而使企业得益.

生态系统中能量的源头是什么

每一个人类文明时期基本都有自己的标志性建筑，比如说中国的长城，美国的自由女神雕像，还有埃及得到金字塔等等，而对于金字塔这个存在有很多说法，人们会议论埃及金字塔是如何建造的？真的是外星人建造的吗？到底如何建筑的至今都还没有答案，确实有一点可能就是外星人建筑的，我们来看看分析。

首先大家都认为金字塔就是当时埃及的法老王的陵墓，但是这种说法最近已经被打破，科学家们发现金字塔里面并没有法老王的尸体，反而是被藏起来在其他的地方，但是距离的地方并不远，一开始的埃及金字塔被看作一个电灯发电装置，这是有原因的，人们发现一开始的设计上，埃及金字塔就是最顶端金子打造，这时候课有吸收太阳能，说不定就可以让整个埃及晚上有了灯火，这是非常厉害的一个超前科技，按照道理来说那时候得到埃及人们根本想不到。

所以说这一点来看，确实有一定的可能性，埃及的金字塔就是外星人建筑的，说不定那个时候外星人因为有难，来到了埃及开始了一段时间的生存，因为文明实在过于厉害，所以建筑了金字塔这个存在体，这也是具有一定可能性的，但是具体是不是没有任何实证，只是一种猜测而已，而金字塔即便是今天也没有破解到底是如何建筑的。

一开始人们甚至就连这些大石头是怎么拿上去的都不知道，因为金字塔根本连图纸都找不到，也是后来发现了手稿才发现原来是利用注入水漂浮起来，但是金字塔是如何设计并且发展出来的，还有那些大石头是如何堆砌切割的也是毫不知道，一切都还是谜团。

能量通过食物链逐级传递．太阳能是所有生命活动的能量来源．它通过绿色植物的光和作用进入生态系统，然后从绿色植物转移到各种消费者．能量流动的特点是：１.单向流动--生态系统内部各部分通过各种途径放散到环境中的能量,再不能为其他生物所利用2.逐级递减--生态系统中各部分所固定的能量是逐级递减的,前一级的能量不能维持后一级少数生物的需要,愈向食物链的后端,生物体的数目愈少,这样便形成一种金字塔形的营养级关系.

能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和食物同。流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。如羊吃草，不能说草中的能量都流入了羊体内，流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组成物质中所含的能量，而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内，不能算流入羊体内的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面：一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。

能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流人后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10％～20％，即一个营养级中的能量只有10％～20％的能量被下一个营养级所利用。

能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过5个，这是由能量流动规律决定的。

研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分。

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