機(jī)遇與挑戰(zhàn):
- 歐洲光電市場仍然表現(xiàn)出了持續(xù)增長
- 歐洲的光伏、激光制造和照明這三大行業(yè)還處于世界領(lǐng)先水平
相關(guān)數(shù)據(jù):
- 2007年,歐洲光子制造業(yè)的總產(chǎn)值超過540億歐元
- 估計(jì)2008年歐洲光子制造業(yè)的總產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到了610億歐元
對于歐洲未來經(jīng)濟(jì)的增長,光子學(xué)技術(shù)所發(fā)揮的重要作用不可低估。事實(shí)上,2007年歐洲光電子產(chǎn)品的產(chǎn)量已經(jīng)超過美國,預(yù)計(jì)2008年仍會超過美國。然而面對當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)衰退的大環(huán)境,未來歐洲光電市場的前景是否依然光明?對此,歐洲光電行業(yè)協(xié)會(EPIC)秘書長Tom Pearsall,針對歐洲處于世界領(lǐng)先地位的三大關(guān)鍵光電市場給出了獨(dú)家觀點(diǎn)。Tom Pearsall探討了目前的經(jīng)濟(jì)環(huán)境可能對歐洲的三大關(guān)鍵光電市場所產(chǎn)生的影響,以及未來一年內(nèi)這些市場的發(fā)展前景。
盡管在過去一年的大部分時(shí)間中,歐洲光電市場仍然表現(xiàn)出了持續(xù)增長,但是目前全球化的經(jīng)濟(jì)衰退無疑會影響整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。受經(jīng)濟(jì)衰退影響較大的行業(yè),如汽車制造業(yè),將面臨嚴(yán)峻的生存挑戰(zhàn);而其他一些行業(yè),如光伏行業(yè),則有可能渡過難關(guān)并快速迎來市場反彈。
在歐洲,光子制造業(yè)是一個(gè)高增長的行業(yè)。2007年,歐洲光子制造業(yè)的總產(chǎn)值超過540億歐元(700億美元),而同年美國光子制造業(yè)的產(chǎn)值約為500億歐元(650億美元)。估計(jì)2008年歐洲光子制造業(yè)的總產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到了610億歐元(790億美元)。
在歐洲,光伏、國防、光學(xué)傳感與系統(tǒng)、生產(chǎn)技術(shù)、自動測量與機(jī)器視覺、醫(yī)療技術(shù)以及照明這七大行業(yè),都對歐洲整個(gè)光電市場的發(fā)展貢獻(xiàn)著不小的力量;而且,歐洲的光伏、激光制造和照明這三大行業(yè)還處于世界領(lǐng)先水平(見圖1)。
圖1:2007年,歐洲光電市場的總產(chǎn)值為560億歐元。其中,歐洲的光伏、激光制造和照明這三大行業(yè),在世界上處于領(lǐng)先水平。
光伏業(yè)
2008年,光伏行業(yè)經(jīng)歷了又一個(gè)繁榮增長。2008年,全球范圍內(nèi)共安裝了發(fā)電能力近6GW的太陽能/光伏(PV)設(shè)施,比2007年增加了67%,使全球太陽能發(fā)電總能力提高到了14.7GW。2008年,歐洲太陽能/光伏設(shè)施的安裝量位居全球首位,占全球安裝量的3/4。2008年全球安裝的太陽能/光伏設(shè)施中,有40%位于西班牙,這使西班牙超過了德國、在太陽能/光伏設(shè)施安裝方面居于領(lǐng)先地位(見圖2)。
圖2:2008年,超過3/4的光伏設(shè)施是在歐洲安裝的。
是什么原因使歐洲成為了太陽能/光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱土呢?當(dāng)然不是因?yàn)檫@里的陽光充足!各地的光伏市場都是由稅收抵免或關(guān)稅補(bǔ)貼等政府津貼的方式來推動的。在過去幾年中,歐洲政府為太陽能/光伏產(chǎn)業(yè)提供了大力的扶持政策,特別是德國和西班牙。日本夏普公司和德國Q-cells公司是全球領(lǐng)先的太陽能/光伏組件制造商,這兩家公司每年的產(chǎn)量大約分別占全球產(chǎn)量的11%。
在目前已經(jīng)安裝的光伏系統(tǒng)中,超過85%的系統(tǒng)都是基于晶體硅或多晶硅的。光伏的性能由“每瓦成本”來衡量,目前晶硅方法能獲得最好的性能。但是從長遠(yuǎn)來看,晶硅技術(shù)并不具備可持續(xù)發(fā)展的特性,因?yàn)闆]有足夠的硅原料,而且要實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)為世界能源供給作出重大貢獻(xiàn)(即能源供給超過所需能源的10%)的目標(biāo),目前也不具備足夠的硅光伏電池生產(chǎn)能力。因此,未來必須要開創(chuàng)新方法。
薄膜太陽能/光伏電池似乎前景光明。目前薄膜太陽能/光伏發(fā)電的“每瓦成本”已經(jīng)與晶硅技術(shù)的成本相當(dāng),并且每年都在取得顯著進(jìn)展。相比之下,晶硅技術(shù)的進(jìn)展則在放緩。在2008年全球所安裝的太陽能/光伏設(shè)施中,有15%采用了薄膜技術(shù)。目前,非晶硅、碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒(CuInGaSe2)是在商業(yè)化生產(chǎn)中較為領(lǐng)先的幾種薄膜技術(shù)?;诙趸仯═iO2)納米晶體薄膜的染料敏化太陽能電池和有機(jī)光伏薄膜電池,在開發(fā)階段都顯示出了一定的發(fā)展前途。[1] 薄膜方法也能在柔性襯底上沉積,如金屬或塑料襯底。在柔性襯底上制造是邁向卷帶式(roll-to-roll)制造的一個(gè)步驟,后者將有望大大降低制造成本、提高生產(chǎn)量。
多接面太陽能/光伏和聚集型太陽能/光伏技術(shù),是通過提高轉(zhuǎn)換效率來降低“每瓦成本”的兩種不同方法。今年1月,位于德國弗賴堡的弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所報(bào)道,多接面太陽能電池已經(jīng)創(chuàng)下了高達(dá)41%的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄(晶硅光伏電池的轉(zhuǎn)換效率的理論極限低于27%)。
在德國,大多數(shù)太陽能/光伏設(shè)施是由個(gè)人安裝的,無疑這些人想從政府津貼方面撈到好處。由于安裝太陽能/光伏設(shè)施通常需要獲得一定數(shù)量的貸款,2009年的安裝決定可能會因?yàn)槠\浀慕?jīng)濟(jì)環(huán)境、就業(yè)的不確定性,以及難以獲得信貸等因素而延遲。2007年,德國的太陽能/光伏市場增長了60%,但2008年的增長率只有40%。消費(fèi)者對經(jīng)濟(jì)的信心將決定2009年德國太陽能/光伏市場的增長幅度。
在西班牙,大多數(shù)太陽能/光伏設(shè)施都是具備50~100MW發(fā)電能力的大型裝置,并且都是由包括電力公司和地方政府的國際工程聯(lián)合會安裝的。2008年,西班牙安裝的太陽能/光伏設(shè)施的發(fā)電能力為2.5GW。2008年10月,西班牙政府決定通過限制津貼的方式來降低該國太陽能/光伏設(shè)施的增長率,每年僅補(bǔ)貼500MW的建設(shè)能力。由于這項(xiàng)決定,2009年西班牙新安裝的光伏設(shè)施的發(fā)電能力將下降80%。
美國是太陽能/光伏設(shè)施安裝的第四大國,發(fā)電能力為1.2GW,這得益于美國政府全面的稅收信貸計(jì)劃,其在2008年10月被選定為援救銀行業(yè)計(jì)劃的一部分。與德國一樣,消費(fèi)者的信心和信貸供應(yīng)能力將對2009年美國光伏市場的發(fā)展起到?jīng)Q定作用。
綜合考慮以上諸多因素,根據(jù)目前的價(jià)格,預(yù)計(jì)2009年全球安裝的光伏設(shè)施的發(fā)電能力將達(dá)3.6GW。這將比2008年創(chuàng)下的最高紀(jì)錄下降38%。受益于成熟的市場和大規(guī)模的安裝基礎(chǔ),2009年德國仍將在光伏發(fā)電能力方面保持世界第一的位置。到2009年年底,美國、西班牙和日本這三個(gè)國家將有可能在光伏發(fā)電能力方面達(dá)到同等水平。
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激光器制造業(yè)
來自瑞士市場調(diào)研公司Optech Consulting的報(bào)告顯示,2008年全球工業(yè)激光器的市場份額為65億歐元(84.5億美元)。激光切割和激光焊接已經(jīng)通過降低成本、減少浪費(fèi)、提高生產(chǎn)速度等優(yōu)勢,為生產(chǎn)制造業(yè)帶來了一場革命。這項(xiàng)新技術(shù)受益最明顯的行業(yè)莫過于汽車行業(yè),這也是歐洲的一個(gè)主要行業(yè)。目前,已經(jīng)有各種各樣的激光技術(shù)用于材料加工領(lǐng)域(見圖3)。用于材料加工領(lǐng)域的激光器的市場份額約為24億歐元(30億美元),目前該市場主要由CO2激光器和固體激光器所主導(dǎo)。
圖3:2008年,全球用于材料加工的激光器的總體市場份額為24億歐元(30億美元),目前該市場主要由CO2激光器和固體激光器主導(dǎo)。CO2激光器主要用于高功率切割、焊接、打標(biāo)以及各種低功率應(yīng)用。固體激光器應(yīng)用廣泛,主要包括高功率切割與焊接、精密焊接、切割、鉆孔、打標(biāo)和微加工等。準(zhǔn)分子激光器用于光刻和各種微加工應(yīng)用。高功率半導(dǎo)體激光器用于焊接、表面處理以及塑料焊接等。(來源:Optech Consulting)
與光伏市場相比,在過去8年中,激光制造業(yè)的增長比較平緩,每年的增長率約為5%。然而,光纖激光器的出現(xiàn)卻為這部分市場增添了新的變數(shù)。雖然在材料加工市場,光纖激光器僅占7%左右的市場份額,但是自2005年以來,其高達(dá)42%的復(fù)合年增長率卻給人們留下了深刻的印象。在某些特定的材料加工應(yīng)用中,光纖激光器能以更好的光束質(zhì)量、更低的成本實(shí)現(xiàn)更快的加工速度。另外由于光纖激光器的價(jià)格定位,也使其有望在激光加工領(lǐng)域獲得重要的市場份額。[2]
歐洲正在加強(qiáng)光纖激光器的研發(fā)力度,以探索和研究光纖激光器在材料加工等傳統(tǒng)市場和醫(yī)療等新興市場中的應(yīng)用可行性。例如,歐洲一項(xiàng)為期4年的名為“領(lǐng)先的光纖激光器技術(shù)(Leadership in Fiber Laser Technology)”的研發(fā)項(xiàng)目,將投資1700萬歐元(2200萬美元)開發(fā)新型高亮度光纖激光器。
光纖激光器若要在材料加工、醫(yī)療診斷、信息技術(shù)和國防等諸多應(yīng)用領(lǐng)域取代現(xiàn)有的激光技術(shù),還需要更多的研發(fā)工作。Optech Consulting公司的Arnold Mayer強(qiáng)調(diào),材料加工包含多種應(yīng)用,每種應(yīng)用都需要自己的一套激光參數(shù),而光纖激光器并不能滿足所有這些需求。材料加工市場遠(yuǎn)非一個(gè)應(yīng)用需求相同的市場。
切割薄平面板材是材料加工領(lǐng)域最大的一種應(yīng)用,在這種應(yīng)用中,波長1µm的光纖激光器具有諸多優(yōu)勢。光纖激光器在該領(lǐng)域獲得更大市場份額的關(guān)鍵在于其自身性能的改善,尤其是解決與光纖的光暗化效應(yīng)相關(guān)的問題,以及為切割較厚的材料開發(fā)改良的加工技術(shù)。
大約超過50%的工業(yè)激光器是用于切割和焊接的。工業(yè)用激光器市場的收入主要取決于汽車行業(yè)在新型制造資源方面的投資。在2008年工業(yè)用激光器系統(tǒng)總收入中,有22%的收入來自微加工應(yīng)用,如用于平板顯示器制造或是光伏板制造的直接激光光刻應(yīng)用。2009年,汽車產(chǎn)量的大幅削減,將會對工業(yè)用激光器的總收入產(chǎn)生重要的負(fù)面影響。
預(yù)計(jì)2009年工業(yè)用激光器的總體收入將下降31%,從2008年的65億歐元(84億美元)下降到45億歐元(58億美元),下降到2003年的收入水平。
羅芬公司技術(shù)總監(jiān)Ulrich Hefter表示,“在日益增長的激光材料加工市場,2008年光纖激光器占據(jù)了大約7%的市場份額,2007年為6%;這表明光纖激光器正在獲得更多的市場份額,但與CO2激光器和固體激光器(兩者占據(jù)約72%的市場份額)相比,市場份額依然較小。當(dāng)然,對于一項(xiàng)剛剛進(jìn)入市場的新技術(shù)來講,這種情況也是正常的。”隨著光纖激光器逐漸成為一種主流的制造工具,Hefter預(yù)計(jì),市場上將會出現(xiàn)多種技術(shù)共存的局面,而不會有哪種技術(shù)能占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。
對于當(dāng)前的業(yè)務(wù)形勢,Hefter補(bǔ)充說:“公司的機(jī)床業(yè)務(wù)(包括激光器)已下降了約50%。這不僅受到了汽車制造業(yè)不景氣的影響,而且整個(gè)行業(yè)的復(fù)蘇也不單來自汽車業(yè)務(wù)。”
2009年,光纖激光器將會繼續(xù)在薄金屬板加工領(lǐng)域爭得市場份額(在整體市場下滑的情況下)。在該領(lǐng)域,光纖激光器將憑借更快的加工速度、更低的成本和更加小巧的體積而獨(dú)具優(yōu)勢。歐洲光電行業(yè)協(xié)會預(yù)計(jì),2009年光纖激光器的總體收入為1.8億歐元(2.33億美元),將比2008年下跌26%,該下滑幅度比IPG公司預(yù)計(jì)的15%更大。IPG是光纖激光器行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,占據(jù)著75%的光纖激光器市場份額。
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照明業(yè)
2007年,全球照明市場的總收入為438億歐元(570億美元),其中荷蘭飛利浦和德國歐司朗這兩家占主導(dǎo)地位的歐洲公司占據(jù)了42%的市場份額。在全球照明市場中,LED照明市場備受關(guān)注。超高亮度(UHB)LED市場領(lǐng)先的制造商是日本Nichia公司,占據(jù)了20%的市場份額;緊隨Nichia之后的是歐司朗,占據(jù)的市場份額約為10%;飛利浦和剩余的幾家公司占據(jù)4%~6%的市場份額。幾乎有一半的UHB LED是由日本公司生產(chǎn)的(見圖 4)。[3]
圖4:2007年,日本廠商主導(dǎo)了全球超高亮度(UHB)LED的生產(chǎn)。2008年UHB LED的總體市場規(guī)模約為34億歐元(44億美元)。
在全球照明市場收入中,大約有1/5的收入來自出能源效率低下的白熾燈的銷售,到2012年,歐洲將停止使用白熾燈。熒光燈裝置及熒光燈泡占74%的銷售額,高強(qiáng)度氣體放電燈占據(jù)15%的份額,鹵素?zé)粽?%。2007年,UHB LED占據(jù)3%的照明市場。來自市場調(diào)研公司Strategies Unlimited 的數(shù)據(jù)顯示,2007年全球UHB LED市場的總收入為34億歐元(44億美元),2008年的情況基本與2007年持平。歐司朗和飛利浦在用高效率的緊湊型熒光燈(CFL)取代白熾燈方面,打響了積極戰(zhàn)役。大部分CFL是在中國制造的,這使CFL市場獲得了較為強(qiáng)勁的增長。
雖然LED和CFL具有類似的電光轉(zhuǎn)換效率,但兩者在性能和價(jià)格上卻有所不同。CFL的價(jià)格大約是LED價(jià)格的1/5,因此在未來的幾年中,LED在消費(fèi)照明市場上不太可能具備競爭力。然而,在能夠?qū)崟r(shí)控制強(qiáng)度、色彩再現(xiàn)、光線定位,并能響應(yīng)實(shí)際周圍環(huán)境的智能信息與通信技術(shù)(ICT)網(wǎng)絡(luò)中所使用的LED,將使商業(yè)市場受益。因此,LED照明系統(tǒng)的未來,將有賴于LED與其他光源的集成,必須能充分發(fā)揮LED在提供高質(zhì)量照明和智能照明方面所固有的優(yōu)勢。
在商業(yè)樓宇建筑中,很有可能通過開發(fā)智能LED照明,節(jié)省巨大的能源消耗。實(shí)施智能照明,將對降低溫室氣體排放和減緩全球變暖起到直接的積極作用。溫室氣體排放和全球變暖在歐洲是一個(gè)重要問題,目前德國、波蘭以及許多東歐國家仍然在通過燃煤來產(chǎn)生大部分電力。
LED的性能仍有改善的空間。根據(jù)德國Perkin-Elmer Optoelectronics公司所做的測量報(bào)告,目前最好的UHB LED的電光轉(zhuǎn)換效率還不到25%。飛利浦Color Kinetics公司的工程副總裁Kevin Dowling表示,在LED層,電子幾乎100%轉(zhuǎn)換為光子,而這僅僅是形成一個(gè)高性能照明器件的很多重要因素中的一個(gè)。熱管理是一個(gè)必須要改善的因素,其目標(biāo)是使產(chǎn)生的熱量低于光輸出功率的25%,進(jìn)而減少能量損失(見圖5)。
圖5:LED照明光源是需要共同工作的互動子系統(tǒng)的一個(gè)集合。目前性能最高的LED的電光轉(zhuǎn)換效率仍然不到50%,盡管器件的量子效率接近90%。LED性能可取得進(jìn)展的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是熱管理。熱損失是提高LED光輸出功率的主要障礙。
LED在戶外照明市場的增長,與能源效率的改善密切相關(guān)。2009年歐洲的LED項(xiàng)目建設(shè)已經(jīng)計(jì)劃了好幾年,并且項(xiàng)目基金已經(jīng)有了著落。2009年,戶外照明用LED在銷售數(shù)量方面至少將保持25%~30%的增長。然而,正如Haitz’s定律所描述的那樣,隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展,產(chǎn)品性能將不斷提高,但是其平均銷售價(jià)格將會日益下降,所以預(yù)計(jì)2009年這部分市場的收入增長僅為5%~10%。
汽車行業(yè)正在經(jīng)歷嚴(yán)酷的寒冬。豐田公司(可以堪稱是世界上最成功的汽車制造商)日前宣布,與2008年2月相比,2009年2月其汽車產(chǎn)量降低了40%。豪華轎車產(chǎn)量的下降幅度最大,而豪華轎車正是LED照明大量使用的地方。與建筑照明市場不同,汽車制造商正在快速響應(yīng)經(jīng)濟(jì)衰退,他們也不大可能為市場好轉(zhuǎn)而建立LED照明產(chǎn)品庫存,特別是在有Haitz’s定律做指導(dǎo)的前提下。預(yù)計(jì)2009年用于汽車照明的LED的銷售數(shù)量將下降50%。
平板顯示器市場是全球光電市場中最大的一個(gè)市場,2007年平板顯示器市場的銷售額超過850億美元。2008年,平板顯示器市場趨于平穩(wěn),這在很大程度上是受經(jīng)濟(jì)環(huán)境惡化的影響,也是因?yàn)槭謾C(jī)行業(yè)尚未有新一代產(chǎn)品推出。索尼愛立信是手機(jī)市場中的一個(gè)重要角色,其在2009年第一季度手機(jī)銷量下降37%的基礎(chǔ)上,已經(jīng)發(fā)出了盈利警報(bào)。分析師預(yù)測,2009年,全球手機(jī)銷量將下降15%。
總體來看,預(yù)計(jì)2009年UHB LED的銷量將下降10%,總收入將為25億歐元(32億美元),將比去年下降27%,退回到2004-2005年的水平。然而這個(gè)預(yù)測是從全球市場考慮的,期待著歐洲市場受到的影響會小一些,因?yàn)闅W洲沒有平板顯示器制造業(yè)務(wù),這部分業(yè)務(wù)幾乎完全集中在亞洲地區(qū)。
光子學(xué)是一個(gè)全球性的產(chǎn)業(yè),歐洲光學(xué)元器件及系統(tǒng)的生產(chǎn),正在為該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出強(qiáng)大的、穩(wěn)定的、越來越重要的貢獻(xiàn),其中有三個(gè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)尤其突出:即光伏、激光制造和固態(tài)照明。目前全球性的經(jīng)濟(jì)衰退將會對歐洲光子生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響,這同世界其他地方一樣。一些行業(yè),如電信似乎比其他行業(yè)表現(xiàn)稍好些;而與汽車制造業(yè)聯(lián)系緊密的行業(yè),如UHB LED和高功率激光器,將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。2009年光伏市場將充滿動蕩,主要是受到巨大的庫存和政府部門津貼變化的影響。在這場經(jīng)濟(jì)衰退中,了解消費(fèi)者將如何樹立消費(fèi)信心尚且為時(shí)過早。然而,從長遠(yuǎn)來看,太陽能/光伏市場的未來依舊光明,只要經(jīng)濟(jì)能夠重新回到穩(wěn)定增長的軌道上,太陽能/光伏市場將會呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長。