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作者在本書中透過標準的產業經濟預測模式推論接下來的20年裡，太陽能將會逐漸成為大多數電力及能源應用最經濟實惠的選擇。書中述明了太陽能科技轉變為主流的過程，並探討未來人類應如何落實永續能源的理念。
雖然現今一般人仍將太陽能科技定位在特定的高價位市場，但事實上，過去十多年來太陽能產業的迅速發展，已經使得能夠直接發電的太陽能電池(photovoltaic
cells)成為一個符合成本效益並且實際可行的能源解決方法。未來太陽能光電(photovoltaic,
PV)生產的規模增加之後，其成本將可望大幅降低，而太陽能光電的需求預計將會在數年後凌駕系統的供給量。
作者在書中透過其精闢的分析闡明未來化石燃料終究會被太陽能科技所取代，他並具體說明了這樣的轉變並不單純是因為太陽能對於環境或能源安全(energy
security)而言是一個較好的選擇，也不是因為未來政府可能會為了推廣太陽能而提供補貼金等原因所致。目前所謂的「太陽能革命」已逐漸在個別能源使用者的決策過程中體現。轉換到太陽能已是一件可以預期的事情，而這將會如同上一個世紀裡曾經發生過的資訊與通信科技革命一般充滿變革力。
全書共分為十章，其中第一章是總論，作者以概括性的文字來說明為何太陽能未來將會革命性的轉變現有的能源產業；隨後的第二到十章則分別就太陽能的過去、現在及未來的轉變與願景詳加闡述，使讀者能具體瞭解作者在第一章總論中所提到的許多概念、新知與分析結果。茲將全書各篇章的精華分述如下：
《太陽能的必然性》(The
Inevitability of Solar Energy)
【第一章：地平線上的新路程 】(A
New
Path on the Horizon)
近年來能源又再度成為熱門的話題。許多媒體常在探討世界的能源需求以及目前能源生產與消耗的狀態，但這些報導至今都未能說服民眾與企業真有一個能解決問題的替代能源可供我們選擇。目前能源運用的情況顯示，這個世界在不久的未來將會耗盡便宜又容易取得的石油(接著是天然氣與煤炭)，因此替代能源的發展必須加速進行。
然而找尋充足的替代能源以幫助人類免除經濟與環境危機並不是一件容易的事；因為在大多數人對於相關資訊及能源安全所知不多的情況下，很難去了解或思考個人能源選擇所可能造成的長期影響。回顧歷史，人類一直都是優先使用環境中既存的能源(例如木材及化石燃料等等)。待資源在某地區耗盡之後，就轉移到其他地區繼續開發當地的資源，周而復始，但終究還是在十九、二十世紀人口爆炸的同時達到了能源消耗的高峰。因此，目前工業化國家的領導者面臨了能源價格高漲、燃料供給是否容易取得以及核能發展的潛在風險等嚴苛考驗。此外，自1980年代早期開始受到矚目的全球氣候變遷議題、石油及天然氣存量日益減少，以及能源供給系統老化等問題，亦使得目前的情勢雪上加霜。
至今，全球仍然大量的仰賴化石燃料來生產能源。然而經濟學家早已宣告長期依賴既有的科技與產量終將無法因應人口的成長與能源的需求。由於全球化石燃料存量減少，而人類能源消耗與日俱增，全球的能源系統已經面臨了崩潰的危機。然而全球的能源消耗難以減量，而便宜易取得的儲存能源已很難再被發掘，因此找尋替代能源是目前唯一的解套辦法。
太陽能是目前唯一充裕的替代能源，與其他造成許多經濟或環境問題的能源相比，太陽能也擁有一些成本上的優勢。很明顯的，這個世界當然不可能完全仰賴太陽能供電。我們永遠必須透過多種能源科技的組合來生產人類所需求的總量。未來的幾十年裡，人類將會逐漸轉向使用太陽能，這並不是因為太陽能潔淨又環保的特質，而是因為不久的將來太陽能發電的實際成本將會逐漸低於目前其他傳統能源產業的成本。因此未來太陽能被接受的速度將會加快，而太陽能終將成為發電架構的主力之一。許多人至今仍無法接受這種說法的原因，主要是因為傳統的替代能源評估方法（稍後篇章中會詳加說明）是不正確也不完備的。作者認為要探討電力的經濟學必需將其成本切割為發電成本(generation
cost)及輸送成本(delivery cost)兩部分，也必須考慮滿載的成本(fully loaded
costs；係指政府額外補貼或污染控制的成本，也包括舊有電廠及相關設備汰換的成本等等)，而這些都是現有分析常忽略或完全沒有考慮的部分。傳統的電力經濟學分析一直都是直接比較不同能源科技在發電成本上的差異性，因此任何新的能源科技除非能夠顯示其發電成本遠低於已在運轉的發電廠，才能有機會受到注意。所幸近十年來有一些替代能源已經慢慢在技術面趨於成熟，而其成本也降低到某種程度，因而使得電力經濟學有被重新檢視的機會。
目前的替代能源當中，風力發電雖大致已合乎成本效益，但其發展仍舊受限。因為風力發電所能提供的電量很難因應用電量龐大的產業，而風力本質上難以預測以及僅在特定地區始可開發風力發電廠的特性也限制了風力發電的未來發展。核能雖然看似充滿潛力，但是1979年發生的三哩島事件及
1986年的車諾堡事件，及長期以來受到爭議的核廢料處置議題仍使得未來發展核能發電的合理性受到很大的批判。水力發電雖然也是替代能源之一，但目前可使用的水力發電廠也很難因應工業界龐大的能源需求，而且興建水力發電廠對生態環境及周邊聚落所造成的衝擊也遠超過原先人們的想像。
無論是分析傳統或替代能源，過去的標準方法都只考量發電成本來進行比較，這種不完整的分析方法當然會得到不正確的分析結果。此外，傳統分析方法總是假設使用者必須透過輸電網路(electricity
grid)將電力輸送到家戶或企業，這其實也並非必然；因為使用者唯一在意的是如何以最經濟實惠的方式享用到穩定的供電而已。太陽能發電不但可以透過中央系統產生而後透過輸電網路輸送到用戶，目前也已能夠輕鬆的在自家屋頂搭建定點自給自足的發電設施。過去十多年來，太陽能模組的安裝成本逐年降低，因此太陽能已在全球數百萬的家戶中提供符合成本效益的供電，並以每年29%的成長率持續增加。
一般我們將全天需要的供電稱為基本負載供電(base-load
electricity)，而只有部分時段需用的稱做中間負載供電(intermediate-load
electricity)。由於中間負載供電相對成本較高(因為理論上提供中間負載供電的電廠一天當中只有部分時段有運作)，在本質上，太陽能特別適合提供這部份的用電(佔總電力需求量的30-50%)。作者認為未來太陽能應該可在這部份取代目前主力的天然氣發電，將來也可因此免除天然氣輸送管線和設備更新的龐大成本。目前世界上已有數以百萬計沒有輸電網路的家戶體會到太陽能發電是最符合成本效益的選擇，而其他許多已連結輸電網路的家戶(尤其是在日本及德國)也已選擇使用連結輸電網路的太陽能光電系統(grid-connected
PV
systems)。連結輸電網路的太陽能光電系統可免除將白天電力儲存保留到晚上使用的需要，因為連結網路的太陽能發電系統只有白天出太陽時才進行發電，而多餘的電力可送回網路供電系統(utility
grid
supply)。夜間需要用電的用戶則可視需要透過網路購買傳統電廠所供應的電力。如此一來，輸電網路就像是一個巨大的儲存電池一般，不但可以儲存備用電力，也可讓家中裝有太陽能光電系統的用戶不需付出額外的費用來安裝昂貴的電力儲存與備用供電設施。儘管目前太陽能在市場的佔有率很低，但透過作者的分析，能源產業這可預期的轉變將會比一般人所想像的更快發生，未來最主要的成本將只是在太陽能光電系統的設備安裝費用，而這會比其他發電方式所需的成本來得便宜許多。此外，太陽能發電還有其他能源所無法匹敵的經濟優勢，其中最重要的兩個是所謂的模組性(modularity)與簡單性(simplicity)。所謂模組性是因為太陽能光電系統的規格可以視用戶需要來選擇安裝適當數量的太陽能電池模組。而太陽能光電系統的簡單結構也只需很低的訓練成本即可使用，而且這種系統的維修成本也很低(平均壽命都在30年左右或以上)。在這經濟掛帥的時代，具備這些經濟優勢的特性將使得太陽能光電的市場逐年擴大。
綜合以上說明，我們不難得知作者之所以認定未來太陽能的發展是可以預期的，其實是基於太陽能發電的相對經濟性，而不是因為政府未來可能會為了推廣而提供貼補金或其他鼓勵措施，也不是假定化石燃料的價格逐年上漲，更不是假定未來會有技術上的突破等等。目前需要的是現有的太陽能光電科技能持續在技術專業和成本效益兩方面有穩定的成長。此外，太陽能的使用除了經濟上效益，也有許多非直接的社會優勢。例如，轉換為太陽能可以改善能源安全與貿易平衡的現況，也可以間接將財富輸往享有充裕日光而經濟貧窮的低度開發國家。而能源產業這樣的巨大轉變同時可大幅降低化石燃料所造成的環境污染，並減低溫室效應導致全球氣候變遷的嚴重影響。
作者預期，就像是第一次矽革命(silicon
revolution)一般，接下來的第二次矽革命（因為目前太陽能電池的部分製程與半導體及通信產業用的矽晶片製造非常雷同）將可以看到能源產業的重大轉變與財富的創造。因太陽能科技而致富的市場也將蓬勃發展，而人類將可透過這樣的轉變進而生活在一個更安全、潔淨與富裕的世界。
《由過去到現在》(Past
to the Present)
【第二章：能源簡史 】(A
Brief History of Energy)
所有可被生物體使用或從生物體獲得的能量都來自太陽光、熱能或化學能。因此幾乎所有今天可被利用的能源(無論是食物、燃料或是直接的太陽能)都源自於太陽光。而目前大量被使用的化石燃料其實也是過去死亡的生態系以及它們所獲取的太陽能，透過特殊的地理環境與溫度條件，經過數百萬年的孕育轉變而成。
人類大約自50萬年前開始懂得運用火，以燃燒木材的方式產生化學能。之後則是大約在18,000年前開始畜養動物，經由食物來獲取能量；10,000年前開始有較大規模的農業生產，透過豐沃的土壤與陽光來從事耕作並畜養動物，使得人類生活的條件趨於穩定。
歷史上第一次的能源短缺出現在西元前三、四千年美索不達米亞的蘇美文明時期，當時因為土地過度利用與農業灌溉用水過當造成土壤鹽化而導致農穫量大減，最終蘇美社會因為無法自給自足，而在西元前2370年被阿卡德人(Akkadians)所侵佔。同樣的歷史在羅馬帝國也發生過一次，羅馬帝國在滅亡之時也是因為森林資源耗竭而欠缺足夠的能源，最終被巴比倫人侵略而導致帝國瓦解。類似的情況在中國古代及中世紀歐洲也曾發生過。由於人類社會的維持與自然資源息息相關(無論是樹木、土壤及食物供給)，一旦社會的成長超過了自然資源所能支持的限度，社會終將因而瓦解，這也是現代社會的我們應該警覺的潛在風險。
17世紀時由於歐洲的木材燃料在部分地區逐漸耗竭，因而開始有人改用煤炭來產生能源，到18世紀煤炭慢慢取代木材成為主要產能來源，加上蒸汽機的發明，使得工業發展開始起步。19世紀之後則開始運用蒸氣機來推動運輸工具，使燃料的運送有了明顯的進展。19世紀前葉由於化學電池、動力機與發電機的相繼發明，使得電力開始有了商業使用的契機。愛迪生在1882年將電力傳輸商業化，透過直流電系統提供了500家用戶有電燈可用。隨後西屋公司又開發交流電系統使得電力得以長程傳輸，開啟了嶄新的能源經濟模式─過去以鐵路運送燃料的模式轉變為透過網路來傳輸電力，因而使更多人、更多城鎮得以享用能源。
20世紀時，除了輸電網路迅速發展，運輸業的能源需求也促成了石油市場的崛起。大約在20世紀初因為動力車的需求而使得石油公司開始有了市場，汽車產業也因而蓬勃發展。石油雖然享有輸送方便的經濟優勢，但最大的缺點就是全球的石油分佈並不平均，主要集中在中東國家。1960年石油輸出國家組織(Organization
of Petroleum Exporting Countries,
OPEC)成立，希望能夠促使世界石油價格穩定並致力市場秩序，但卻仍舊無法免除1970年代油價高漲的危機。至今
OPEC仍然控制了全球大約四成的石油生產以及近七成的油田，對於未來潛在的能源安全問題是一大隱憂。
1978年美國通過公用事業管理政策法案(Public Utility
Regulatory Policy Act)以試圖降低能源產業對於石油的過度使用；因此現在運輸產業主要是依賴石油做為燃料，而輸電網路則主要使用煤炭與天然氣發電。依據資料分析，20世紀前半一直都以燃煤發電為主，之後慢慢轉變成以石油為主力，並附加天然氣與核能輔助發電。
過去30年裡，世界能源生產仍以每年2%的速度成長。煤炭、石油和天然氣占美國能源生產的86%。以地理分佈來看，各國能源消耗分佈不均；美國是全球能源耗用量最大的國家(占總能源消耗的26%，而人口卻僅佔全球4.6%)，然而世界上仍有1億6千萬人沒有電或其他現代科技產生的能源可用。雖然電力使用仍在迅速成長，但過去30年間發電所使用的燃料組合卻已有了很大的轉變；其中石油所佔的百分比由1973年的25%降到了2002年的7%，天然氣和核能所佔的百分比則是逐年上升，而煤炭仍舊居冠(約佔40%)，化石燃料總計占三分之二左右。
在這個單元，作者透過能源史的回顧，來幫助讀者瞭解能源在人類歷史發展所扮演的角色。讀者除了得以由歷史的發展深刻認識現代工業與運輸業的能源特性，以及現今能源與產業經濟結構對於化石燃料的過度依賴，人類也應及早對於現今化石燃料的供應成本與取得有所警覺。
【第三章：缺乏永續力的現狀】(An
Unsustainable Status Quo)
自從300年前的工業革命開始後，電力、動力運輸與工業能源的運用使得人類的平均生活水準有了前所未有的改善。然而隨著人口成長與能源使用量的持續增加，也對這個地球與生態系造成了負面的影響。在前一章當中，我們已經從能源史的變遷體會到自然資源耗竭、社會文明毀滅、環境惡化等影響，這一章作者則透過不同的角度來分析缺乏永續力的現狀。
過去300年中由於嬰兒死亡率下降與人類壽命延長的因素，使地球人口迅速成長，從工業革命之前不到10億人口至今膨脹到62億人口，較14年前也整整增加了10億人口。然而人口的成長並不平均，早期1960年代人口成長多出現在富裕的國家，而今人口成長幾乎集中在貧窮國家。目前全球人口仍以每年1.2%的速度增加，預計在2050年會增加到將近400億人口。人口的膨脹勢必造成能量的需求增加，導致地方資源加速耗盡，若無替代能源可供使用，人類終將受到資源匱乏而嚴重影響生活。由歷史上諸多例證得知，資源的耗竭與貧富不均等因素都是引發國內外戰爭及恐怖行動的導火線，實不可不察。
過去數百年來人口膨脹與能源使用量及需求的增加，已經導致了大規模的地球環境破壞。能源的大量使用，造成了許多負面的環境影響，例如全球暖化、石油洩漏污染海洋、毒性與非毒性廢棄物、空氣污染、水資源與糧食短缺，以及動物棲息地與生物多樣性的喪失等等。然而人類為此而需付出的代價往往難以量測，並且還須承受全球氣候變遷所帶來的各種天災禍害(例如逐年遽增的暴風雨侵襲、乾旱、熱浪等)。作者在本章裡亦特別針對其中的空氣污染、糧食短缺、沙漠化(desertification)與森林破壞(deforestation)及全球氣候變遷等議題作深入的闡述。
目前能源界最受爭議的話題之一就是全球的化石燃料儲備量到底能夠供人類使用到何時。根據美國能源資訊署(U.S. Energy Information
Administration, EIA)推算，2025年全球能源消耗量將會比2001年高出60%，EIA並預測這段期間化石燃料仍會供給其中高達87%的能源。而化石燃料中，石油是壽命較短的天然資源，根據聯合國的推估，現在已知的石油存量大約還可持續40至60年，視未來是否有新油田被發掘而定。作者指出，許多人在評估石油適用性時都只注意到石油何時耗盡，卻沒思考當便宜而又容易取得的石油到達開採的高峰之後，會在21世紀因為其產量漸趨下降而對人類社會造成如何的衝擊。依據地質的特性，任何油田的前半段存量都可用加速的方式開採，但一旦過了開採的高峰點(即所謂的Hubbert’s
Peak)之後，會有兩個狀況產生：一是之後即便是加強採礦設備的能力也很難再提高其開採速度，二是自此之後產生每一桶石油的平均成本將會逐漸提高。而更令人擔憂的不是單一油田到達開採高峰的問題，而是整個石油生產地區的油田到達高峰後所造成的困境。根據調查，美國的油田早在1970年到達高峰，而英國是在2002年，挪威大約在2004年，奈及利亞則在2007年，俄國約在2010年。目前全球大約有三分之一的石油來自這些已經到達開採高峰的國家，未來可以預見的是石油市場將會慢慢轉移到中東國家，從1997年佔有54%市場供應量約將升高到2020年的70%，而中東的油田預計也將在2025年左右到達開採的高峰。由於高峰過後的石油開採成本將大幅提高，找尋新油田當然是解決方案之一，但至今探勘發現的速度仍持續在下降當中。在石油需求量持續增加，而產量遲遲無法增加的情況下，這樣缺乏永續的狀態也會促使人類加速找尋替代能源的腳步。
油田開採量到達高峰後，其他的化石燃料(如天然氣等)是否能夠維持全球的能源需求？根據分析，其答案也是否定的。因為運送天然氣的成本很高，所以近來也透過液化天然氣(liquefied
natural gas,
LNG)的方法壓縮體積以試圖解決這個問題。然而地方民眾對於LNG儲槽的興建往往有安全上的疑慮，因此未來因應能源需求而增建LNG儲槽的可能性恐怕不高。和石油一樣，天然氣最大的問題也是有所謂高峰後供給成本提高的情形。依據資料顯示，美國的天然氣開採大約已在2004年達到高峰。而煤礦雖然其儲備量大約還可使用到這個世紀中，但煤炭的開採目前已有成本愈來愈高的趨勢，而相關開採及燃煤的環境控管也愈趨嚴峻，燃煤發電並且還會有加速全球暖化的疑慮。
能源價格除了會受到能源供給不足的影響，供給線的崩潰也可能在短時間內造成價格大幅波動。由於目前石油市場主要依賴中東的油田，而九成的天然氣產地也都分布在非OECD的國家，一旦這些地區有任何政治上的不穩定情勢發生，工業化國家的能源供給勢必受到嚴重的衝擊。不論是戰爭或恐怖行動，都可能對於化石燃料的供給線甚或儲槽造成破壞，進而影響到能源市場的價格與供給量。此外，除了上述能源供給的潛在問題，輸電網路老化所造成的危機也是必須面對的課題。近年來如2003年在美東及加拿大發生過的大規模停電，以及2000年的加州能源危機等都讓美國本土的電力供給系統亮起了紅燈，而歐洲前幾年也曾有類似的事件發生。
綜觀以上議題的探討，實在令人對於傳統能源未來的發展感到擔憂。而這樣的困境及其對於經濟與環境的衝擊，在產業社會尚未轉型到發展替代能源之前，都仍將持續存在。
【第四章：替代選擇的範圍】(The Field of Alternatives)
透過前面篇章的討論，現今能源供需不平衡與能源開採成本增加的情況，造成了經濟、環境及社會的壓力，迫使人類必須開發替代能源以符合能源需求。本章針對目前具有發電潛力的替代能源加以討論(太陽能科技則在第五章單獨說明)，並檢視發展中的氫燃料電池科技(hydrogen
fuel-cell technology)的未來展望與挑戰。
作者在本章中回顧了水力發電、核能發電、風力發電、生質能(biomass)、地熱、海洋能、熔合能等多種具備潛力的替代能源，並分析每一種替代能源的優點、限制及其特有的經濟考量以判定其在特定地區或應用上發展的價值。其中也分析了每一種替代能源目前運用的情況，以及未來發展或大規模使用後可能的限制。此外，作者也特別分析了各種替代能源科技的預期成本，並指出核能與水力發電的隱藏成本並沒有實際反映在電力的市場價格上。
本章分析的各種替代能源有一個共同的特性會影響到其經濟可行性，也就是必須要在大規模應用時符合成本效益。而這些替代能源如果想在全球的能源市場具有競爭力，就必須模仿化石燃料或核能發電的模式，透過中央發電系統及輸電網路的架構將電力傳送分布到各個用戶。然而建置這樣的中央系統及輸電網路不但成本龐大，在一些能量需求遽增的開發中國家目前也付之闕如。
由於許多具有潛力的替代能源都有所謂間歇性(intermittency)的基本特質，因此在設計運用這一類替代能源的電力系統時可以考慮兩項措施：其一是將間歇性的替代能源用來作為輔助的能源科技，其二是找尋捕集與儲存能源的方法(例如發展電池)，俾在間歇性替代能源無法發電時使用。此外，最近新興的能源儲存解決方法是利用氫燃料電池來儲備能量。所謂氫燃料電池是一種結合氫氣與氧氣發電的設備(2H2+O2à2H2O+能量)，會產生熱及水為其副產品可供二次應用。目前發電或運輸使用的氫燃料電池都已經發展出來，各有其不同的市場可以應用，但以定點的發電應用較有發展的潛力。安裝在機動車輛上的氫燃料電池體積必須要非常大才足以持續加速車輛，因此在移動式發電的應用上恐怕很難追上目前已蓬勃發展的氣電車(dual
gas-electric)或柴油電動車(diesel-electric)。不過以目前由天然氣改良的氫氣生產技術來看，每產生1公斤的氫氣大約會生產7公斤的二氧化碳；因此長期而言，除非改採電解法的氫氣生產技術，否則氫燃料電池的發展是否能被視為是潔淨的替代能源選擇仍是未知數。
【第五章：太陽能】(Solar Energy)
本章中作者透過歷史演進的角度來介紹成長中的太陽能產業，其中闡明了太陽能產業的基礎特性與驅動力，以及它發展的現況與未來太陽能光電的生產成本推估。
廣義來說，太陽能(solar
energy)可以用來指任何直接或間接以能量形式運用太陽光所產生的現象，從光合作用到太陽能光電(photovoltaics,
PV)都包含在內。一般直接的太陽能(direct solar
energy)運用可從三個角度來檢視：(一)被動式(passive)與主動式(active)；(二)熱能(thermal)與光電(photovoltaic)；(三)集結式(concentrating)與非集結式(non-concentrating)。所謂被動式太陽能需要有一棟建築物用以收集太陽光與熱，而且被動式的設計只是單純收集太陽能，並不將太陽光與熱轉變成其他型態的能源，最簡單的例子就是溫室(greenhouse)。主動式太陽能則是指收集太陽能之後透過儲存或轉換而將能源供其他用途使用。這些主動式的太陽能應用大致可歸類為熱能(例如用來將水加熱或轉為蒸汽)或是光電(以特殊分子結構的材料來捕集太陽光子能量直接產生電流)兩大類。至於集結式的太陽能應用是指利用鏡面的設施來集結太陽能，而非集結式則是沒有透過鏡面設施而直接讓太陽光落在收集能量的設備上(例如公路上常見的太陽能指標與號誌燈等)，因此這類應用設備維修較便宜，但可達成的強度也相對較弱。
自史前時代人類即開始使用太陽能，而應用被動式太陽能的建築設計也已使用數千年了。然而較現代的太陽能科技則是始於19世紀後葉工業革命時期的3位發明家William
Adams, Augustin Mouchot 與 John
Ericsson。太陽能的初次商業化大致是開始於1900與1915年間，當時因為發明家Aubrey Eneas發明了太陽能收集器以發動蒸氣機和灌溉用水的幫浦，曾經被應用在美國西南的農業區。而加州Pasadena也曾在1900年有大約30%的家戶使用太陽能熱水器來產生熱水。20世紀初曾有美籍發明家Frank
Shuman開發了太陽能的灌溉系統，但後來卻被成本更為低廉的燃煤機組所取代。之後由於煤炭取得容易且價格低廉，於是約有半世紀之久不再有人繼續將太陽能的應用加以商業化。
太陽能另一次商業化的契機出現在1954年貝爾實驗室的研究員發展出太陽能電池的時候，隨後在1950年代結束時開發出第一個太陽能光電的模組。1970年代因為石油短缺，又給了太陽能科技的發展打了一劑強心針。卡特總統時代美國曾投入不少經費開發太陽能科技，但很可惜在1981年雷根總統主政後大幅縮減了太陽能科技的研發經費，加上1980年代至1990年代初期油價下滑，又使得太陽能科技的發展停擺了約有20年之久。過去10年由於替代能源再度受到重視，太陽能商業化的機會又再到來，其中尤以日本與德國投入的資金與努力最為深厚，使得無論是製造或技術上都有了明顯的進步。
在本章最末，作者應用了經驗曲線(experience
curve)的分析方法推估了太陽能光電成本的變化趨勢，進一步顯示當太陽能光電的生產持續增加之後，成本將可望繼續降低。以太陽能光電模組為例，1970年代的製造成本約在$25/watt，而今大約是降到$3.5/watt，降幅有86%之多。而由1980至2003年期間的數據顯示：安裝太陽能光電模組的用戶數每增加一倍，其單位成本便降低18%。作者也應用經驗曲線分析及市場成長的資料作為假設，建構了一個未來太陽能光電的期望成本模式。在模式的保守假設下，太陽能光電逐步發展的經濟特性將會使系統的成本愈來愈便宜，也將使太陽能發電在陽光充足的地區成為符合成本效益的一種能源選擇。
雖然不少人至今仍然對於太陽能光電科技的成本與能力(capacity)感到悲觀，但日本與德國政府透過政策的推動，仍然成功推廣了與輸電網路連結的太陽能光電系統。作者亦透過經濟學模式的分析說明目前應用範圍愈來愈大的太陽能光電將使得與輸電網路連結的系統成本持續降低，預期將可成功的在許多工業國家推廣使用。
《未來的轉變》(Future
Transformations)
【第六章：現代電力事業經濟學 】(Modern
Electric Utility Economics)
由前述篇章的說明，讀者不難體會在目前環境與經濟的雙重因素之下，找尋合適且足夠的替代能源以彌補現有傳統能源的不足已勢在必行。經過作者在第四及第五章的發電成本分析，太陽能已經可在日間用電時段提供符合成本效益的能源，而且其成本可望逐年降低，競爭力可更為提高。
依據美國能源部能源資訊署(Energy
Information Agency, EIA)
2005年的預測，全球能源需求將會自2002年以每年2%的速度成長，而在2025年達到
644 quadrillion Btu，並且預測直到2025年燃料的價格將不會有太大的波動。依據這項預測，天然氣將會較其他燃料成長更快，而核能將成長最少(因為有許多核電廠即將在最近幾年屆齡除役)。然而作者認為此項預測過於樂觀，因為在2007年時能源需求已經較2002年時成長54%，而且在2025年時幾乎全球的油田都將超過其開採高峰，恐怕無法如EIA預期的提供那麼大量的燃料。而價格在2004和2005年已較2002年高出60-70%之多，甚至已高出EIA至2025年所預測的燃料價格。
燃料價格高漲，一方面會促使消費者使用較少的化石燃料，也會促使消費者改用其他較便宜的燃料。但若所有化石燃料都漲價，消費者將會改用其他相對便宜的替代能源。依據推算，燃料的平均成本每增加10%，電價也將隨之升高1.5%。燃料價格高漲，也可能相應引發通貨膨脹。這許多現象都一再顯示全球經濟將會因為化石燃料價格的高漲而承受很大的壓力，若未及早準備，屆時要快速調整到替代能源的過程勢必非常辛苦。
那麼究竟那一種替代能源是符合成本效益的呢？一般最普遍被使用的分析方法是比較不同替代能源的發電成本(cost per kilowatt hour
generated)。這項評估方法主要考慮了安裝系統產生尖峰電量的成本、燃料成本、維修成本等等。以這項指標來評估時，太陽能光電系統的成本較其他能源要高出許多(太陽能約在
15-27 cents per kWh，而核能只需7-15 cents per
kWh)。然而這種評估方法的主要限制是在於它假設電力從發電廠送至用戶端的成本是固定的，而這部份的成本幾乎佔了電價的一半。這樣的假設尤其不適用於太陽能的評估，因為目前分散式的太陽能發電系統未見得需要透過輸電網路來輸送電力。因此，近來新推出的另一種評估方法─輸送到終端用戶的成本(cost
per kWh delivered)，是以消費者的角度來考量不同發電系統的實際輸送成本。以這樣的角度來做比較時，現場的分散式發電系統(on-site
distributed
electricity)就顯著的較傳統能源在成本上具備競爭力。這樣的評估法也可直接提供能源消費者在選擇供電系統時有一個比較具體的依據。此外，還有另一種評估方法是將發電成本再加上外部成本(external
costs)的推估(即納入可量化的社會或環境成本、環境惡化的損失、安全成本及系統供給線毀損的成本等)，而估計出不同替代能源的發電成本加外部成本(cost
of generation plus external costs)。這樣的評比方法則特別適用於政府或政策分析師使用。
在評估不同替代能源時，時間成本也是一個需要考量的因素。一般來說，火力發電廠和核電廠幾乎都是全天候運轉，而其他如天然氣發電廠等只有部分時間運轉，太陽能和風力發電系統也是間歇性運作。因此，將間歇性運轉的太陽能光電系統與全天候運轉的火力發電廠來比較成本是沒有太大意義的。以供電角度來看，太陽能光電系統要取代的是所謂中間負載(intermediate
load)和尖峰負載(peak load)的供電，而非一般由火力發電或核電廠所供給的基本負載 (base
load)供電(約佔總用電的65%)，而這些並非全天候運轉的用電卻是價格相對較高的部分。雖然目前許多國家都仍藉由天然氣發電廠來承擔中間和尖峰用電的負載量，但近年來已開始有如南加州的Luz
SEGS 電廠及西班牙、澳洲與美國西南部的一些城鎮選擇採用太陽能光電系統來承擔部分的電力負載。
依據前歐洲太陽能光電產業聯盟主席Winfried
Hoffmann推估，目前在歐洲陽光較充足的地區(超過1,800-hours-of-sun-per-year)，太陽能光電系統已經是一個可以提供中間和尖峰用電且符合成本效益的替代能源；接下來15年內，太陽能光電系統將在歐洲各處幾乎都可成為符合成本效益的供電選擇。而未來25年內，太陽能光電系統將可符合成本效益的來提供基本負載的發電。以經濟上的考量來說，陽光強烈的沙漠地區將是大規模安裝太陽能光電系統的優先選擇，目前位在美國亞利桑那州的
Tucson Electric Power就是一個很好的例子，它目前是世界上最大的太陽能發電廠之一，可在尖峰負載時提供4.6
MW給當地的輸電網路。
【第七章：分散式經濟的崛起】(The
Emergence of Distributed Economics)
近年來，與輸電網路連線的太陽能光電系統(grid-connected
PV system)已經是家戶或辦公大樓的新選擇。依據推估，大約在10到15年內，這種分散式的太陽能光電系統將會是大多數住家用戶最便宜的用電選擇。
日本目前已有大約4,600萬用戶裝有與輸電網路連線的太陽能光電系統，許多剛安裝這種分散式發電系統的用戶目前的電費已經與一般輸電網路的電價接近或甚至低於一般電價了。未來在太陽能產業迅速發展之下，日本的市場還可望繼續擴大。安裝這種分散式的太陽能發電系統主要的費用都是在安裝成本上，目前在日本大約是每瓦特6美元，而德國和美國大約是在每瓦特7美元左右。如果要如前一章所述來計算以cost-per-kWh為基準的電力成本，可以將太陽能光電系統每年的實際成本除上每年平均日照時間而得，目前在日照不是非常充裕的日本大約是21
cents/kWh，在陽光較充足的美國西南部大約是16-19
cents/kWh
。這些數字事實上高估了分散式太陽能系統的實際電價，因為目前在許多國家都提供有相關的補貼金或減稅優惠等政策，可以減輕消費者的實際負擔。
雖在1994至2000年間工業化的OECD國家曾經因為當時燃料降價的關係而使得一般電價降低至平均約10.5-11.6
cents/kWh，但近年來由於油價上漲以及許多國家的電力系統面臨汰舊換新之際，一般電價持續在上漲，而這個上漲的趨勢恐怕很難再有下跌的機會。反觀太陽能發電系統的成本逐年下降的趨勢，不久的將來這種分散式的太陽能光電系統終將成為一般供電系統的最大競爭者。其他價格較便宜的替代能源如風力發電或地熱發電，由於在大規模運用時有所限制，因此恐怕很難與分散式太陽能系統互相匹敵。依據作者分析，分散式太陽能光電系統的邊際成本(marginal
cost)也是替代能源中的最佳選擇。
要評估某地區未來是否能優先發展太陽能光電的關鍵因素有三：(一)太陽能光電系統的成本；(二)該地區的日照多寡(insolation)；(三)該地區傳統輸電網路的電力成本高低。系統的成本包括設備的硬體與安裝等雜費扣除政府的補貼金與減稅等，這部份各國推廣的作法各有不同。而日照多寡則是決定太陽能光電系統能否合乎成本效益的最主要因素。一般日照多寡是以單位時間面積可以獲得的能量而測得(kWh/m2/day)，主要會受地點的高度、氣候條件與時節(time
of year)有關。至於各地輸電網路的電價也有很大的差異，最低如南非約6
cents/kWh到最高如丹麥30
cents/kWh，美國則是從西維吉尼亞6.2
cents/kWh到夏威夷的19.5
cents/kWh都有。作者依據一般輸電網路的電價與分散式太陽能光電系統的成本比較，預計大約在2017年左右，當太陽能光電系統的成本降至$3/watt，屆時在美國及大多數的OECD國家都可合乎成本效益的選擇太陽能光電了。
目前世界上最大的太陽能光電市場主要分布在日本及德國，在美國則以加州為主導。歐洲部分，日照強烈的地中海國家是最具發展潛力的地區，西班牙及希臘部分地區已開始有一些新興的發展與嘗試。在美國繼加州之後，高日照的西南部或是一般電價偏高的東北部應該也有很好的發展契機。目前美國東南部各州也已開始提供很好的太陽能推廣措施吸引民眾改採分散式太陽能系統供電。至於美國中西部及西北部則因為日照不強且一般電價低廉，太陽能的發展潛力則相對偏低。作者同時亦根據美國不同城市的日照與一般電價等數據，將各地區未來太陽能發電符合成本效益的時間點做了進一步的預測。
至於工業用電的部份，由於產業本身已享有優惠電價，因此作者認為這類的消費者將是最後體會到太陽能光電能夠符合成本效益的族群。但未來若設備許可，或者將廠房設置在陽光充裕適合發展太陽能光電的地區，搭配太陽能光電系統極佳的模組化特性，工業用電的太陽能化發展仍是有潛力的。
【第八章：現實世界裡的太陽能發電】(Solar
Electricity in the Real World)
前述篇章透過經濟學的分析說明了太陽能科技將如何改變現有的能源產業，而現實的世界裡，其實還有一些如民眾意識(public
awareness)、燃料價格波動的影響與政治意願等其他決定因素來支持太陽能的發展。
作者在本章中提出了幾項非經濟性的動力將驅使太陽能光電加速發展，包括：(一)非直接性的優惠─如美國的Green
Tag Programs及部分銀行針對綠色產業推出的優惠貸款等等；(二)隱藏的資訊成本─針對不瞭解太陽能發電的民眾提供適切且簡單易懂的資訊將可大幅提高民眾對於這項新選擇的接受度；(三)新建房屋內建太陽能光電系統(built-in
PV)─可以降低前述的資訊成本並可能享有其他相關的補貼等；(四)非輸電網路(off-grid)及開發中國家的應用─基本的非輸電網路應用包括了遙控照明、路邊緊急用電話、衛星站等，而這些設備在輸電網路不是非常普及的一些開發中國家將可有相當程度的市場可推廣。
總括來說，消費者所獲得的資訊充裕與否，對於未來太陽能科技發展的持續或延緩有很大的影響。在這方面，除了相關產業本身的努力，政府也有責任參與其中以促進社會福祉。目前歐美許多先進國家已經紛紛開始推出加速太陽能科技發展的鼓勵措施，以期能提供民眾更大的環境與社會利益。
《一個充滿希望的終點》(A
Promising Destination)
【第九章：加速推動的手段】(Tools
for Acceleration)
近年來從地方到國家政府層級都曾經推動過一些相關措施，希望能加速民眾對於替代能源的接受度，太陽能當然是其中之一。然而傳統能源產業至今仍是獲得高額補貼的產業，每年全球化石燃料與核能工業直接獲得的補貼高達一千多億美元，而可再生能源目前所獲得的直接補貼大約只有傳統能源產業的3-4%，還有相當大的空間可努力。作者在本章中指出，如果減少現有的化石燃料補貼有政治上的難處，可以嘗試其他措施以推廣可再生能源發展。其中基本的策略可概分為二：(一)提出能鼓勵生產及安裝可再生能源設備的誘因─例如高價收購可再生能源產生之電力、消費者抵稅、現金回饋、生產者稅金優惠等；(二)懲罰污染環境的化石燃料能源產業者─透過碳交易權(carbon
trading rights)的規劃，嚴懲碳排放量過高的化石燃料產業者，或是透過財稅政策來懲罰製造污染導致全球氣候變遷的業者。其他的方法諸如由政府出資贊助研發、提出連結輸電網路的太陽能光電系統之相關配套條例等也都能提升各界對於太陽能科技的接受度。
本章中作者除了針對這些推動可再生能源的措施詳加說明，也將日本、德國、歐洲與美國近年來成功推廣可再生能源的政策做了完整的介紹。此外，作者也說明了近來太陽能業者推動的一些相關措施(如產品規格標準化、訓練課程的規劃與相關國家認證的推動等)。無論是政府、業者或民間其他團體所推出的措施，對於太陽能科技的加速推廣都有相當程度的助益。
【第十章：面對不可避免的未來】(Facing
the Inevitable)
全書的最後一章整合了前面各篇章提到的經濟上或非經濟上的驅動力，以及多項有關太陽能科技應用的預測及趨勢，整合出未來幾十年能源產業將如何轉變的進程。作者大致將這個進程區分為三個時期：(一)迅速成長期(rapid
growth phase)─由現在至2020年止，這段期間太陽能光電市場將會迅速擴大，大約是以平均每年成長30%的速度擴充到現有市場的40倍左右。(二)取代期(displacement
phase)─預計大約是在2020至2040年期間，由於太陽能光電到這個時期的市場佔有率已經相當大，所以這段期間的市場成長率將會趨緩，但在開發中國家仍有機會加強推廣；新的日間能量儲備方法也需要在這個時期被運用，而房屋內建的太陽能光電系統在這個時期將成為主流。(三)主導期(dominant
phase)─2040年之後，屆時在大多數的地區及各項應用上，太陽能光電將成為能源選擇的主流。這個時期或許會有新的材料或科技可以進一步發展太陽能光電，而分散式的太陽能光電系統將比傳統的中央供電系統更為經濟實惠。
作者在本書的結語中指出，目前這個世界正處於二次矽革命的開端，而所有已經先意識到這一點的人將可以從中獲益。過去高度依賴化石燃料及中央式供電結構的世界終將轉變為分散式太陽能主導的世界，無論從經濟學或是個人利益的角度來看，這已是可以預期的未來。屆時一個大量運用潔淨能源的世界將會比現在的地球更為美好，人類將可毋須再煩惱社會富裕發展與環境之間曾經存在的種種衝突。
作者深心期待，太陽能革命將帶領人類社會走向一個充滿希望的終點。 |
