新光電科技的創新事業經營模式 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學科技管理與智慧財產研究所碩士學位論文. 政治大. 新光電科技的創新事業經營模式立. ‧. ‧ 國. 學. The Business Investment Strategy of A Novel Optoelectronics Technology. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 指導教授：許牧彥博士研究生：王昱勝撰中華民國一百零四年七月.

(2) 誌謝詞高中時我有過一個想法，這輩子我想要做件事，能夠讓全台灣人受益，這樣就夠了。這個想法在經過兩個碩士學位的洗禮後，此刻我覺得有實現的可能。台灣大學讓我具備有特定的專業知識，像是學好了武功，隨身帶著寶劍，準備拜別師傅，下山行俠仗義去。硬梆梆的我在社會的學習中，向來習慣於施展剛強的外功。斬妖除魔過程中，偶爾身上中了很多刀，但是我還是存活了下來，我變得更加堅毅。在政治大學的日子裡，我可以更自由自在地把抽象的想法內化，轉換成無窮盡的靈感幻化而出，在這邊，我學會了內功。內外兼具之後，剩下的是更多次的人生體驗與武林大會。我知道有一天，我可以隨手折一根小草，順勢捲起一陣狂風。謝謝讓我成長的每一個人，所有的師傅，許牧彥老師，鄭志甫老師與侯勝宗老師。. 政治大寶的花心，雖然來政大學習的路上我女朋友換了很多個。我也沒郭靖那麼憨厚老實又立無趣。我是一個綜合體，有時候溫暖有時候很固執，最開心的是，難得這本論文有一門派很多，我中招後，多少也偷學一些。謝謝我的師妹鄭家宜，我沒有張無忌跟韋小. ‧ 國. 學. 個地方我可以亂寫沒有人可以管我。. 爸，媽與所有家人，以及親愛的朋友們，我謝謝你們總是容忍我，只因為我是一. ‧. 個不受控的小孩，但是有一天，我會讓你們以我為榮。. 國立政治大學商學院. n. al. er. io. sit. y. Nat. 昱勝謹識於. Ch. engchi. i. i n U. v. 西元 2015 年 8 月.

(3) 中文摘要新光電科技的出現總是讓人感到異常興奮，然而由實驗室技術出發到商品化是一段非常艱辛、漫長且危險的過程，稍有不慎就會墜入失敗的深淵中。本論文首先介紹該技術的特點，一種可以將室內光源轉化成電力輸出的光伏科技，並且描述了該技術在商業化時可能面臨的挑戰。全世界專利的分析顯現出該領域目前尚未有特定企業進行全球化的布局，可以想見此技術正處於成長期並且充滿了機會。我們的個案研究選擇台灣第一家鑽研該領域的前創有限公司進行分析，包含競爭者分析，競爭力分析與各式各樣可能的的市場應用。在考慮到此技術的目前的優勢與劣勢，我們規劃出馬上可以獲利的市場應用，也就是電子標籤。透過關鍵廠商的訪談使我們夠清楚知道短期. 政治大同，合作時間的長短而分成不同的獲利方式。業務推廣的模式勾勒出短、中、長期的立營運藍圖。帶領客戶一起經歷一場關於價值的創新歷程。之內該將有限的資源集中在那些地方以滿足客戶的需求。營收來源根據合作模式的不. ‧ 國. 學. 關鍵字：光電科技、室內光源、光伏、電子標籤、獲利機制關鍵字. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. ii. i n U. v.

(4) 英文摘要. Abstract The emergence of novel optoelectronic technologies is always exciting. However, starting to commercialize from laboratory technology to the market is a very tough challenging. At first, this thesis introduces the features of the technology, which is to convert interior light source into an electric power ouput. Then, we described the current limitation and difficulties of it during the process of facing the market. According to the worldwide analysis results of patent, there’s no any specific enterprise has taken effort in global patent layout. It shows this technology is still growing and full of opportunities. Front Materials in Taiwan was established earliest as the 1 st company dedicated into this. 政治大 By refering to the current technology development, we planed to earn profit from market 立 immediately designed by considering of strengthness and weakness of it. Electronical shelf. area and choosen to be studied in this thesis. After the necessary studies included core technology of Front Material、competitor analysis and any of possible market applications.. ‧ 國. 學. label (ESL) has been chosen at our initial target. Through the interviews with key manufacturers of electronic shelf labels, we could understand how to concentrate limited resource in order to meet customer demand. Depneds on the RD roadmap of this innovative. ‧. sit. y. Nat. optoelectronic technology, we scheduled different action plan and targets for different stages. By using the business model that we designed, we could lead customers experienced an innotive adventure.. n. al. er. io. Keyword: optoelectronics technology, interior light, photovoltaic, electronics shelf label, profit model. Ch. engchi. iii. i n U. v.

(5) 論文目錄誌謝詞................................................................................................................................. i 中文摘要 ............................................................................................................................ ii 英文摘要 ........................................................................................................................... iii 論文目錄 ............................................................................................................................... iv 表目錄 ................................................................................................................................. viii 圖目錄 ................................................................................................................................... ix. 政治大. 第一章、第一章、緒論 ...................................................................................................................... 13. 立. 第一節研究背景與動機 ................................................................................................. 13. ‧ 國. 學. 第二節研究目的與創意 ................................................................................................. 13 第三節研發方法與程序 ................................................................................................. 15. ‧. 第二章、第二章、新技術機會分析 ................................................................................................... 17. sit. y. Nat. 第一節太陽能電池技術與市場概況 .............................................................................. 17. io. er. 一、發展歷程 .............................................................................................................. 17 二、太陽能電池技術簡介 ........................................................................................... 18. n. al. Ch. i n U. v. 三、太陽能市場概況................................................................................................... 19. engchi. 第二節太陽能電池的基進式創新—PEROVSKITE 技術簡介 ...................................... 20 第三節新技術商業化挑戰 ............................................................................................. 21 一、技術開發 .............................................................................................................. 21 二、試量產線的建立................................................................................................... 22 第三章、第三章、目標市場分析 ....................................................................................................... 23 第一節目標市場概況 ..................................................................................................... 23 一、一次電池與二次電池 ........................................................................................... 23 二、低功率藍芽發射裝置—信標（Beacon） ............................................................ 24. iv.

(6) 三、電子標籤（Electronic Shelf Label，ESL） ......................................................... 27 四、穿戴式裝置（智慧手環，智慧手錶） ................................................................ 29 第二節目標市場選擇 ..................................................................................................... 30 第三節未來產品設計概念介紹...................................................................................... 31 一、光伏型智慧手環（Photovoltaic Smart Band）..................................................... 31 二、光伏型信標（Photovoltaic iBeacon） .................................................................. 36 三、光伏型遙控器（Photovoltaic Remote Controller） .............................................. 39 第四章、第四章、創新提案 ............................................................................................................... 42. 政治大一、產品設計概念 ...................................................................................................... 42 立. 第一節創新產品的內容及功能說明 .............................................................................. 42. ‧ 國. 學. 二、鈣鈦礦模組供電時間計算 ................................................................................... 46 第二節創新產品的採用與使用...................................................................................... 46. ‧. 一、創新產品的採用 .................................................................................................. 46 二、產品優勢 .............................................................................................................. 47. y. Nat. io. sit. 第三節創新產品的價格及配套的設備或服務............................................................... 48. n. al. er. 第四節新產品開發規劃 ................................................................................................. 50. i n U. v. 52 第五章創新提案之市場驗證.............................................................................................. 創新提案之市場驗證. Ch. engchi. 第一節研究方法 ............................................................................................................ 52 一、資料蒐集 .............................................................................................................. 52 二、廠商訪談 .............................................................................................................. 53 三、終端客戶訪談 ...................................................................................................... 54 第二節廠商訪談分析 ..................................................................................................... 55 一、廠商對於電子標籤需求分析 ............................................................................... 55 二、廠商對於新型電子標籤合作意願分析 ................................................................ 56 第三節終端客戶訪談分析 ............................................................................................. 58. v.

(7) 一、終端客戶對於採用電子標籤需求分析 ................................................................ 58 二、終端客戶對於採用新型設計的電子標籤需求分析 ............................................. 61 第四節市場驗證之小結 ................................................................................................. 63 第六章產業競爭分析 ......................................................................................................... 65 第一節競爭者分析......................................................................................................... 65 第二節替代者與潛在進入者分析 .................................................................................. 65 第三節. 專利分析......................................................................................................... 67. 一、分析具有使用「室內光源之光致發電系統」相關專利...................................... 67. 政治大第四節前創公司競爭力分析 ......................................................................................... 72 立. 二、分析具有「鈣鈦礦結構之太陽能電池」相關專利 ............................................. 68. ‧ 國. 學. 一、核心經營團隊 ...................................................................................................... 72 二、SWOT 分析 .......................................................................................................... 74. ‧. 三、商標分析 .............................................................................................................. 74 三、已申請專利 .......................................................................................................... 75. y. Nat. io. sit. 四、得獎事蹟 .............................................................................................................. 78. n. al. er. 第七章價值獲取策略 ......................................................................................................... 80. i n U. v. 第一節顧客價值創新 ..................................................................................................... 80. Ch. engchi. 第二節營收來源與獲利機制 ......................................................................................... 81 第三節智財授權策略 ..................................................................................................... 84 第四節利潤分配機制 ..................................................................................................... 85 第八章事業發展策略與營運計畫 ...................................................................................... 88 第一節經營情境發展預估 ............................................................................................. 88 第二節市場開發與行銷計畫 ......................................................................................... 90 第三節創新路徑與研發計畫 ......................................................................................... 92 一、業務推廣模式建立 ............................................................................................... 92. vi.

(8) 二、延伸至其它小型電力耗能裝置（如遙控器，智慧手環） .................................. 93 三、建立平台 .............................................................................................................. 94 第九章結論 ........................................................................................................................ 95 第一節商業模式的探討 ................................................................................................. 95 第二節募資計劃 ............................................................................................................ 97 第三節五年內預期效益 ................................................................................................. 97 一、量化效益 .............................................................................................................. 97 二、非量化效益 .......................................................................................................... 98. 政治大英文文獻 ........................................................................................................................ 100 立. 參考文獻 ............................................................................................................................ 100. ‧ 國. 學. 網路資料 ........................................................................................................................ 100 附件.................................................................................................................................... 102. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. vii. i n U. v.

(9) 表目錄表 1：前創公司短中長期切入的利基市場及目標商品.................................................... 24 表 2：2013 至 2018 年全球穿戴式裝置發展趨勢 ............................................................ 29 表 3：前創公司短期的目標市場與成長性 ....................................................................... 30 表 4：產品開發規劃圖...................................................................................................... 51 表 5：Perovskite 相關資料蒐集方法及田野調查記錄 ...................................................... 53 表 6：鈣鈦礦結構太陽能電池與其它類太陽能電池之比較圖 ........................................ 67 表 7：前十大申請人各國申請狀況 .................................................................................. 72. 政治大表 9：前創公司商標申請表立.............................................................................................. 75. 表 8：前創公司現有成員職責分配與學歷對照 ............................................................... 73. ‧ 國. 學. 表 10：鈣鈦礦電池與主要競爭者比較分析之一 ............................................................. 81 表 11：鈣鈦礦電池與主要競爭者比較分析之二 ............................................................. 81 表 12：營運與營收模式項目說明 .................................................................................... 83. ‧. 表 13： 1-3 年工作項目與明確訂立之執行進度 ............................................................. 84. n. al. er. io. sit. y. Nat. 表 14：前創有限公司預估未來五年內效益 ..................................................................... 98. Ch. engchi. viii. i n U. v.

(10) 圖目錄圖 1：各種能源之潛在含量 .............................................................................................. 15 圖 2：太陽能電池的種類 .................................................................................................. 18 圖 3：各種能源之電力均化成本 ...................................................................................... 20 圖 4：鈣鈦礦結構示意圖 .................................................................................................. 21 圖 5：2009 年全世界化學電池營收比例 .......................................................................... 23 圖 6：Beacon、APP 與雲端服務運作方式說明 ............................................................... 25 圖 7：2018 年美國安裝 Beacon 數量預估 ........................................................................ 26. 政治大圖 9：電子標籤在物聯網中的定位立 .................................................................................. 27. 圖 8：台灣公司 KKlabs 販售的 Beacon.......................................................................... 26. ‧ 國. 學. 圖 10：韓國業者 Home Plus 設置於捷運站的虛擬商店 .................................................. 28 圖 11：左圖傳統黑白電子標籤；右圖元太科技研發的紅色電子標籤 ........................... 28 圖 12：MIC 預估 2014 至 2018 年穿戴式產品類型比較 ................................................. 30. ‧. 圖 13：小米智慧手環......................................................................................................... 32. sit. y. Nat. 圖 14：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖 .................................................. 33 圖 15：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖 .................................................. 34. io. n. al. er. 圖 16：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖 .................................................. 35. i n U. v. 圖 17：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖 .................................................. 36. Ch. engchi. 圖 18：iBeacon（信標） ................................................................................................... 37 圖 19：信標結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖 ......................................................... 37 圖 20：信標結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖 ......................................................... 38 圖 21：信標結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖 ......................................................... 38 圖 22：信標結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖 ......................................................... 39 圖 23：信標結合鈣鈦礦模組之第五種設計示意圖 ......................................................... 39 圖 24：太陽能遙控器........................................................................................................ 40 圖 25：遙控器結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖...................................................... 40 圖 26：遙控器結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖...................................................... 41 圖 27：遙控器結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖...................................................... 41 ix.

(11) 圖 28：遙控器結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖...................................................... 41 圖 29：遙控器結合鈣鈦礦模組之第五種設計示意圖...................................................... 41 圖 30：電子標籤結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖 .................................................. 43 圖 31：電子標籤結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖 .................................................. 44 圖 32：電子標籤結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖 .................................................. 44 圖 33：電子標籤結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖 .................................................. 45 圖 34：電子標籤結合鈣鈦礦模組之第五種設計示意圖 .................................................. 45 圖 35：電子標籤 ............................................................................................................... 47 圖 36：太陽能電子標籤 .................................................................................................... 47. 政治大. 圖 37：前創公司產品主軸 ................................................................................................ 49 圖 38：商業計劃架構........................................................................................................ 49. 立. 圖 39：1996 至 2011 年台灣能源供給與消費 .................................................................. 51. ‧ 國. 學. 圖 40：家樂福天母便利購店的電子標籤之一 ................................................................. 59 圖 41：家樂福天母便利購店的電子標籤之二（促銷時） .............................................. 59. ‧. 圖 42：內湖美福食集的店面外觀 .................................................................................... 59 圖 43：內湖美福食集超市的電子標籤............................................................................. 60. Nat. sit. y. 圖 44：利用滑勾固定電子標籤的設計............................................................................. 62. al. er. io. 圖 45：電子標籤懸吊於掛勾上的設計............................................................................. 62. n. 圖 46：美國國家能源實驗室認證各光伏系統能量轉換效率紀錄 .................................. 67. Ch. i n U. v. 圖 47：歷年申請年度專利件數分析圖............................................................................. 69. engchi. 圖 48：國家別專利件數分析圖表 .................................................................................... 70 圖 49：前三大申請國歷年申請趨勢 ................................................................................ 70 圖 50：申請人別專利件數分析長條圖............................................................................. 71 圖 51：前創股份有限公司組織圖示 ................................................................................ 73 圖 52：前創公司的 SWOT 分析 ....................................................................................... 74 圖 53：遙控器之新型專利申請示意圖............................................................................. 76 圖 54：遙控器之新型專利申請示意圖............................................................................. 77 圖 55：信標之新型專利申請示意圖 ................................................................................ 78 圖 56：前創公司核心技術 ................................................................................................ 85 x.

(12) 圖 57：前創鈣鈦礦電池之 STP 策略................................................................................ 91 圖 58：前創公司的 BMC 分析 ......................................................................................... 96 圖 59：前創公司短中期募資時序示意圖 ......................................................................... 97. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. xi. i n U. v.

(13) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v.

(14) 第一章、第一章、緒論. 第一節研究背景與研究背景與動機背景與動機光伏電池概念為將光能轉變為電能的發電裝置，傳統光伏電池以無機半導體為主，市場上系統包括：單晶矽（Single Crystalline）、多晶矽（Multi Crystalline）、非晶矽薄膜（Amorphous thin-film）、銅銦鎵硒薄膜（CIGS thin-film）及碲化鎘薄膜（CdTe thin-film）等電池，主攻室外太陽能發電市場。近年來，新興光伏電池市場崛起，利用新材料與製程技術，光伏電池模組可以具備輕、薄、可彎曲、顏色多變以及室內. 政治大 Polymer）、染料敏化（Dye-sensitized）、量子點（Quantum Dot）以及鈣鈦礦太陽能電立. 外皆可應用等特性，且製程速度快、成本低廉，此系統包括有機高分子（Organic. 池（Perovskite Solar Cell）。其中鈣鈦礦太陽能電池是近六年科學界新興的材料之一，. ‧ 國. 學. 由於和鈣鈦礦礦石有相同結構的材料，因此取名為鈣鈦礦太陽能電池。相較於其他發展超過數十年的新興光伏電池系統，除了具有輕、薄、可彎曲、顏色多變、室內. ‧. 外皆可應用外，它的光電轉換效率更高，目前世界認證的為 20.1%，遠遠超過染料敏. sit. y. Nat. 化的紀錄 11.9%與有機太陽能電池的 10.6%；材料更便宜，發電成本約只有矽晶太陽. io. er. 能電池的十分之一；製造過程節省能源，全程在溶液中製作。. 鈣鈦礦太陽能電池的發展非常迅速，並且綜合了各系統中的諸多優點。然而離. n. al. Ch. i n U. v. 商業化的目標還有一段路要走，有幾項最主要的問題必須被解決。(1) 模組面積放大：. engchi. 當小面積的模組要放大到一定面積的大小時，會面臨轉換效率穩定度的考驗，量產的良率也是需要突破的項目；(2) 壽命：這一點與目標市場息息相關，倘若欲切入的市場是太陽能發電廠，那麼比較的基準就是矽晶太陽能電池模組，壽命高達 20 年以上；如果目標市場是小型耗能電子產品，那麼鈣鈦礦電池目前的製程能力可以保障使用壽命五年（五年後發電效率降到 80%以下），這一方面有賴於材料在不同環境下的穩定性，以及一套完善的封裝技術。. 第二節研究目的與創意試想今天我們很開心的買了一個新玩具：iWatch。開箱那天，我們好奇地圍著它 13.

(15) 一直試玩。結果還不到中午，一個討厭的標誌就出現了。它沒電了。其實所有的攜帶性電子產品或行動通訊裝置都有這個問題。他們的效能太好了，所以耗電量大，相對的電池續航力比較低。為了解決電池續航力不足或是回收污染的問題，我們觀察到小型的耗電裝置遍布在日常生活中，例如：感測器、遙控器、馬達、滑鼠、投影筆、計算機、鬧鐘等等，近年興起的穿戴性電子裝置，例如智慧手環、智慧手錶、智慧眼鏡，以及正在掀起科技革命的物聯網所使用的藍芽發射裝置 ibeacon 及電子標籤（ESL）等等，都大量使用水銀電池、乾電池等一次性電池或是充電式的鋰電池。目前全世界一年使用超過數百億顆的乾電池，中國大陸一年即消耗超過 70 億顆乾電池，台灣一年則累. 治政大液問題也容易對電器產生損害。而鋰電池的發展則是在技術瓶頸上受困，造成電量立與安全性不足，例如穿戴性電子產品中智慧眼鏡大約使用一天就需要充電，續航力積超過五億顆乾電池，可是回收比例不到 10%，除了對環境造成汙染，乾電池的漏. ‧ 國. 學. 低的電力供應限制了新世代電子產品使用上的便利性。倘若穿戴型電子裝置耗電量較大的智慧手錶，能夠在不增加現有體積的前提之下，內建另一輔助型的電力能源. ‧. 供應，延續使用時間；抑或是耗電量較小如智慧手環，該電力能源能夠直接取代汙染高的鋰電池，我們直觀地認為會是一個接受度很高的選擇，因此我們找尋可能的. io. sit. y. Nat. 解決方案。. er. 在各種能源來源中，包含煤炭、石油、天然氣、水力、核能、地熱、風力、太. al. n. iv n C hengchi U 保護最好之替代性能源。在現今所有可行或研究中的再生能源中，太陽光電是所有陽能、生質能源、垃圾焚化、沼氣、其它廢棄物能…等等，又以再生能源為對環境. 再生能源中極具發展潛力的替代性能源之一（見圖 1）。產業與學術界持續努力於發展高效率、低成本的太陽能發電，然而在現今太陽能電池（solar cells）的技術上，以矽晶片（wafer based crystalline-silicon）設計的太陽能電池為主流，包含了 90%左右的太陽電池市場，然而，發展多年之矽晶太陽電池成本相對較高，重量重，因此，薄膜技術或許可以成為一個滿足低成本條件，並且由於薄膜技術的演進讓量產變得. 更為容易(Hamakawa, 2004)。而我國除了半導體業技術進步外，影像顯示產業在薄膜技術上早已經有良好的基礎及先進的設備，我國應當能有很好的機會將這些研發技術結合產業界創造出一個全球商機龐大的太陽光電產業。根據第一節「研發背景與動機」，我們認為新興的太陽能電池系統中，鈣鈦礦太 14.

(16) 陽能電池為發展潛力最高的選擇，然而大面積的製作會遭遇許多製程穩定度與良率的考驗，轉換效率也不穩定，因此我們選擇短時間內不切入太陽能發電廠的市場。依現有的技術能力，我們認為解決小型耗電裝置每年使用為數驚人的乾電池，成為直接或是輔助的電力能源以供應行動電子裝置，是一塊敲開市場大門的金磚。. 立. 政治大. ‧ 國. 學圖 1：各種能源之潛在含量. ‧. 資料來源：Perez, R. & M. Perez (2009), IEA SHC Solar Update.. y. Nat. io. sit. 第三節研發方法與程序. n. al. er. 本論文以台灣唯一一家已成立的公司，名列全世界前十大鈣鈦礦太陽能電池技. i n U. v. 術領先的「前創股份有限公司（FRONTMATERIALS）」為研究範本，替宛若嬰兒般. Ch. engchi. 地新創公司勾勒出短、中、長期的營運藍圖，期許有朝一日能夠壯大成為產業巨擘。材料吸收室內光將光能轉換為電能的所在多有，但從未有像鈣鈦礦材料這般同時間兼具高發電效率與低成本的雙重優勢，在商業應用上存在著龐大的商機與可能性。第一章中，因為此新技術的出現，我們需要找尋馬上可以獲利的目標市場，並在了解該技術現存的優點與缺點之後，選擇暫時捨棄太陽能發電的市場，而是切入耗電量少的小型電子產品。第二章解釋了太陽能電池技術現況，從發展歷史最久的矽晶太陽能電池，新興系統中的染料敏化與有機太陽能電池，一直到嶄新的鈣鈦礦技術與目前遇到的難題。然後因為我們了解鈣鈦礦技術的優勢與劣勢，所以我們明白選擇那些市場可以迅速獲利並搶得先機。在幾項產品之中，電子標籤（ESL）是我. 15.

(17) 們本論文研究的重點，原因描述於第三章第二節「目標市場選擇」。第四章創新提案利用示意圖搭配文字解說如何將前創公司研發的鈣鈦礦光伏技術與電子標籤結合。然後比較起其他同性質的競爭者，前創有甚麼優勢可以領先進入終端產品開發，並且提高客戶與前創公司之間的黏著度，乃有賴於產品價格、配套的設備及服務。為了證明我們的產品方向正確，價值傳遞能夠被客戶所採納，我們採訪了電子標籤的關鍵廠商永奕科技，終端使用者：家樂福便利購梯天母店與內湖的高檔超市美福食集，將市場驗證整理於第五章。第六章介紹了前創公司將來可能面臨的各種競爭者，包含直接競爭者，替代者與潛在進入者。專利分析帶領讀者初探鈣鈦礦相關專利的申請狀況，包含前十大申請公司與前三大申請國家（大陸，美國，韓國）的佈局。. 政治大. 面對各種挑戰，前創公司的競爭力在甚麼地方，有哪些核心能力，商標設計的理念與得獎事蹟分享。. 立. 關於如何滿足電子標籤的使用者，獲得客戶的反饋並產生價值，這一連串針對. ‧ 國. 學. 電子標籤所規劃的獲利模式，都在第七章價值獲取策略之中。最後，詳細的市場開發階段與因應不同情境下的商業模式，在第八章事業發展策略與營運計畫有更進一. ‧. io. sit. y. Nat. n. al. er. 步的說明。. Ch. engchi. 16. i n U. v.

(18) 第二章、第二章、新技術機會分析. 第一節太陽能電池技術與市場概況一、發展歷程 (一) 技術萌芽階段西元 1954 年由 Bell Labs（Chapin, etc…）發明第一個以矽（Silicon）為材料的太陽電池，西元 1956 年成功製造出第一個具備商業化可能性的太陽電池，光電轉換. 政治大. 率約 6%。此種轉換光能成為電力來源的方式，聰明的科學家在 1958 年很快就想到. 立. 可以應用在沒有經過臭氧層阻擋紫外光的太空上，材質以效率更高的砷化鎵（GaAs）. ‧ 國. 學. 材質為主。西元 1976 年 Carlson 與 Wronski 製造出第一個薄膜太陽電池，利用濺鍍方式將矽材在透明基板上沉積成一層約數百奈米的薄膜，因為使用較少的矽材料的. ‧. 關係而節省成本，其雜亂的原子邊界使得電子平均傳輸距離短故轉換效率較低，不同鍵結在吸光後會有瓦解的情形發生，簡稱為光衰退現象，會使得電性衰退，需一. sit. y. Nat. 段時間後才會趨於穩定。西元 1980 年薄膜太陽能電池開始在消費性電子（如計算機）. io. er. 市場應用，以日本為製造的大宗來源。自西元 1992 年起，世界各國開始推動獎助各式光電能源的發電補助。. n. al. (二) 興盛的三個時期. Ch. engchi. i n U. v. 第一個時期是六〇年代的太空競賽時期（西元 1957-1975 年），美國與蘇聯的衛星競賽，衛星在外太空接受來自太陽的強大能量結合太陽電池可避免搭載染料造成引燃的危機。第二個階段源自於八〇年代的石油危機（西元 1973 年 & 1978 年），石油產量的劇減與價格的攀升造成替代能源產業的再次興起；在此兩個階段中，我們觀察到當危機結束時，如雨後春筍般冒出的太陽能產業卻沒有生存下去，漸漸消失不見。第三階段就是在金融海嘯前，石油價格逐漸高漲縮短傳統能源與太陽能發電價格的差距，西元 2008 年石油每桶逼近 150 美元的歷史高價將這波太陽能產業的興盛推向高峰。太陽能產業的興盛初期與能源危機的推波助瀾有相當大的關聯。. 17.

(19) 二、太陽能電池技術簡介如圖 2 所示，太陽能電池可概略分為現世代與次世代兩種類型。矽晶太陽能電池為市場主流，矽晶型包含多晶矽與單晶矽市佔率將近九成，化合物類型中三五族以砷化鎵（GaAs）為代表，該類型太陽能電池效率非常高，可達 25-30%。價格非常高，一般應用於利基型市場，如搭載太空衛星搭載作為電力來源。聚光型太陽光電系統（CPV: Concentrated Photovoltaic），也是利用砷化鎵來當作元件，搭配菲涅爾透鏡（Fresnel lens）聚焦太陽光。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學圖 2：太陽能電池的種類. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. i n U. v. 資料來源：精磁科技，http://www.plaspv.com/. engchi. 矽薄膜如非晶矽效率較低，多數應用於計算機或是小型消費電子產品的發電用途上。化合物薄膜類如二六族以鍗化鎘（CdTe）為代表，鍗化鎘成本低，組成的太陽光電模組每單位售價低於一般矽晶型太陽電池。但是鍗含有劇毒造成消費者的疑慮。鍗化鎘在化合物型態時非常穩定，無毒。但若單獨分解出來則含有劇毒。美國第一太陽能公司（First Solar Inc.）在這方面有非常成功的商業模式；該公司成立一個基金會，獨立出來由第三方單位管理，與 First Solar 營運無關。當客戶購買模組時， First Solar 就捐出一筆錢給該單位，以助於二十年後回收模組使用，同時可回收原料以降低汙染與成本。另外因為鍗化鎘模組成本比較低廉，該公司也建立太陽能電廠採用自家的太陽能模組，販售電力給一般民眾達到雙贏。該公司成功的經營堪稱為 18.

(20) 太陽能產業的典範與特例，在太陽能產業一片慘賠的情形下依舊保有營利的狀況，股價今日為 49.95 美元（2015/6/26）。第三代薄膜型太陽能電池以成本低廉的有機材料為主，減少矽材的使用可大幅降低成本。有機聚合物太陽電池製作簡單，將來可利用鍍膜方式達成一般生活上的應用，如衣服，書包，筆電等。染料敏化太陽電池（DSSC: Dye Sensitized Solar Cell）應用層面廣，不同顏色的染料可製做出不同的成品，可兼顧產品外觀的美觀視覺，應用端搭載在消費性電子產品的發展。三、太陽能市場概況. 治政高利潤，使得諸多廠商都集中在電池製造的這一環，產能高居世界第二大。2011 年大立產值高達 1030 億美金，好景不常，當中國大陸開始大力支持太陽能產業的發展，第. 台灣廠商憑藉過去半導體豐富的製造經驗，太陽能電池製程簡單，初時享有極. ‧ 國. 學. 十一個以及第十二個五年計畫強力撐起大陸太陽能的ㄧ片天，產能速迅的擴大至將近三十兆瓦而拖垮了全世界的需求，嚴重的供過於求導致價格不停下滑。適逢外銷. ‧. 比例最大的歐洲地區又面臨了自身債務的危機（2012 年歐債危機），一連串的效應導致太陽能雖然生產成本逐漸低廉但趕不上報價的快速溜滑梯，嚴重供過於求已導致. y. Nat. sit. 電池與模組每瓦報價快速下滑，壓力由下游至上游漫延，整個產業除了少數材料廠. al. er. io. 獲利之外，大多虧損狀態，成為四大慘業之一。2013 年後隨著景氣的復甦，市場價. n. 格才趨於穩定，歐洲市場的需求下滑由美國、日本、中國大陸等填補，加上產業併. Ch. i n U. v. 購汰強除弱（2013 年 5 月，新日光能於合併旺能光電、2015 年 6 月，茂迪合併聯景. engchi. 光電），整體市場調節產能，邁向較健康的發展，全球太陽光電市場在 2014 年的安裝量達到約 44GW 的規模、市場價值 925 億美元（工研院，2015）。發電成本是太陽能的最核心觀察指標，市電同價（Grid Parity）涵義為傳統發電的成本如火力發電會隨著石油價格趨高而越來越貴，而太陽能發電隨著技術開發成熟與規模經濟的發展使的價格越來越低，當兩者價格接近，甚至太陽能發電價格低於一般電網供電時，就稱為市電同價。參考圖 3，電力均化成本（Levelized Cost of Electricity, LCOE），2014 年底太陽光電的均化成本約為每度 0.32 美元，為火力發電均化成本（0.06 美元/度）的約 5 倍高。我們也預期到很快的太陽能產業就不需要透過政府的補助，開始成為一個獨立的經濟事業。彭博新能源財經看好太陽能的爆發 19.

(21) 力，2040 年所有可再生能源，含風能、太陽能、生質能、水力、地熱，將佔全球總發電容量的 46%，其中風能與太陽能共佔 30% (Stephen, 2015)。. 立. 政治大. ‧ 國. 學圖 3：各種能源之電力均化成本. Nat. y. ‧. 資料來源：OpenEI， http://en.openei.org/. io. sit. 第二節太陽能電池的基進太陽能電池的基進式創新基進式創新— 式創新—PEROVSKITE 技術簡介. n. al. er. 近六年來，次世代太陽能系統出現了超越相當令人興奮的新星「鈣鈦礦太陽能. i n U. v. 電池」，該名稱的由來是泛指與 CaTiO3 相同的晶體結構。並非材料中真的含有鈣或是. Ch. engchi. 鈦等元素，有機無機鈣鈦礦化學結構可以以 ABX3（如圖 4）通式來表示，其中，A 為有機正電分子團，而 B 通常為金屬陽離子，例如鉛 Pb，錫 Sn，鍺 Ge，等，而 X 為鹵素元素，例如氯 Cl，溴 Br，碘 I。若在鈣鈦礦材料中摻雜溴 Br 則可調整鈣鈦礦半導體材料的能隙（band gap），進而改變其顏色等(Noh, 2013; Liang, 2015)。由有機無機混和成的鈣鈦礦結構材料，被成功運用於光伏元件（太陽能電池），可以高效率地進行光能至電能的轉換，轉換效率從 2009 年的 3.8% (Kojima, 2009)，到了 2012 年，鈣鈦礦（Perovskite）結構的半導體材料應用在薄膜太陽電池之相關研究如雨後春筍。一開始科學家們以該結構的有機金屬三鹵化物(CH3NH3)PbX3 摻雜於染料敏化太陽電池的薄膜表面做為吸光層。除了具備有很強的吸光性，也因為可以. 20.

(22) 產生電子電洞對而激發科學家們的想像，將該材料製作成類似非晶矽薄膜（Amorphous silicon solar cells）的 PIN 接面太陽電池。最近該研究有突破性的發展， Mingzhen Liu 與 Michael B. Johnson 等人於 Nature 期刊發表該種簡化的太陽電池結構，該太陽電池製程簡單，成本低廉，中間薄膜層厚度只有數百奈米，光電轉換效率超過 15% (Liu, 2013)。且採用化學氣相沉積方法與傳統矽晶太陽電池抗反射層製作相似，適合商業化量產。美國加州大學洛杉磯分校的 Yang 團隊已經翻新紀錄至 19.3%的里程碑(Zhou, 2014)，在過一段時間又即將有新紀錄的誕生。效率爬升的速度前所未見，已經遠遠超越性質接近，發展數十年的染料敏化與有機聚合物太陽能電池。挑戰市場霸主矽晶太陽能電池 25%轉換效率指日可待。鈣鈦礦太陽能電池使用溶液製程、. 政治大. 輕薄、可撓曲，可以製作成不同的顏色（能階可調）等，爆炸性的轉換效率爬升速度，材料成本可望隨著大量生產再一次降低。. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 4：鈣鈦礦結構示意圖資料來源：M. Liu et al., 2013. 第三節新技術商業化挑戰針對鈣鈦礦太陽能電池的技術發展，如果要將達到商業化量產，我們針對前創公司必須克服的困難與對策描述如下：一、技術開發面積放大：新興太陽能電池雖然展現其及高效能以及特殊優勢，但是在量產以及放大模組面積時往往伴隨效能下降，這是研發上會遇到的首要困難，而前創公司 21.

(23) 目前已經掌握了材料、電池結構以及模組構型的相關技術，每一年都設立了面積擴增的效能目標，並納入考慮面積在放大時效能的下降，以及在相關原型應用產品上的可行性。產品壽命及耐用度：壽命以及耐用度上尚未建立完整測試標準，這將會在未來原型產品推銷上產生的疑慮。在研發過程當中，方向著重在環境的穩定性，以及封裝技術。日後前創公司所生產的發電模組，除了認證效能以外，更會以國際對太陽能模組所設立的標準，例如 IEC 等，進行壽命以及耐用度測試，在確定壽命以及耐用度達到可靠範圍之前，不會貿然推出產品以及曝光。原型產品規格：在拿原型產品與品牌大廠洽談過程當中，如何說服品牌商在既. 政治大前創公司需要以最符合現有規格、規範以及相關工業設計的狀況下進行加裝式的設立定模式下，以最低代價修改其旗下產品規格，是一大難題。在原型產品的設計上，. 計，亦即，在原型產品開發時，要隨時考慮未來品牌廠商修改任何一個組裝或是零. ‧ 國. 學. 件的意願，因為這會影響未來洽談成功機率，理想上，希望品牌廠商可以在不更動任何生產以及工業設計情況下進行加裝，並維持原先應用產品的完整性，即便需要. ‧. 進行生產更動，也會將原型產品以及相關的市場數據共同考慮，說服品牌廠商在最. sit. y. Nat. 小更動下加裝前創光伏技術所能帶來的附加價值。. er. io. 二、試量產線的建立. al. n. iv n C 中包含品質管理，成本管理，以及良率管理等。前創目前正在進行試量產設備架設 hengchi U. 產線管理：團隊成員背景多來自於新型技術研發，對於工廠管理較不擅長，其. 以及量產準備時，未來可以延攬具有工廠管理、品質管理以及良率管理的專業人才加入團隊，包括穩定設備架設、化工廠連續生產的導入、出貨品質以及產品良率的影響參數管控。. 22.

(24) 第三章、第三章、目標市場分析. 第一節目標市場概況一、一次電池與二次電池家庭中使用的各式遙控器、鬧鐘與體重計（以一次電池為主要電力來源），一次電池（原電池）：活性物質僅能使用一次的電池。如鋅錳電池、堿錳電池、銀鋅電池、鋰錳電池等一次電池：小型、便攜式電器使用，如家用電器，相機等數碼產品，一. 治政大使用成本相對高一些，廢舊電池不能回收，對環境產生污染。2009 年全世界化學電立池產值為 475 億美元，其中一次電池包含碳鋅電池（Primary Carbon Zinc）銷售比例. 般容量在 2Ah 以下，使用方便，不需充電。電池只能使用一次，電量消耗完後廢棄，. ‧ 國. 學. 為 6%，鹼性電池（Alkaline）銷售比例為 15%，鋰一次電池銷售比例為 3%，合佔比例將近 24%。2015 年，全球化學電池產值預估會成長至 740 億美元，主要是仰賴二. ‧. 次電池的成長。一次電池預估將衰退 7.4%。前創公司將鎖定數種利用一次電池或是二次電池的小型電子產品或是穿戴性電子裝置進行切入，如表 1。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 5：2009 年全世界化學電池營收比例資料來源：Ourtesy of Frost & Sullivan (2009). 23.

(25) 表 1：前創公司短中長期切入的利基市場及目標商品目標市場商品. 短期 (1~3 年). 中期 (3~5 年). 長期 (5~10 年). 電子標籤 (ESL) 耗電電子裝置. 藍芽發射裝置信標 (Beacon). 智慧手錶. 遙控器. 智慧型手機. 穿戴型電子裝置. 大型發電模組開發. 智慧手環資料來源：本研究製作. 二、低功率藍芽發射裝置—信標（Beacon）. 政治大擬與實際世界的通道，Beacon 就像是一個廣播電台，在時間間隔下固定播送編碼，立定位範圍數公尺到數十公尺，比 GPS 更加精確，圖 6 為其圖示的運作原理。Beacon 以無線，低功率藍芽 4.0 為技術基底的 Beacon（信標）面市後，被視為連接虛. ‧ 國. 學. 也具有行動支付功能。產業鉅子包含 Apple、Samsung、PayPal 以及 Qualcomm（以藍芽技術發展 Gimbal Beacon）等都已經投入該領域。結合 APP，雲端服務之間潛藏. ‧. 各式商機的應用方式陸續被提起。Beacon 亦在室內導航上也將發揮其功能，Beacon. y. Nat. 的定位準確度極高，定位誤差可小於 1 公分，可彌補 GPS 在室內無法定位的不足。. sit. 位於台灣高雄的義大世界購物商場已經於 2014 年 11 月裝設 1500 顆 Beacon 裝置，涵. er. io. 蓋率高達 90%，用來解決顧客迷路的問題，增加顧客購買的黃金時間轉換貢獻於營. al. n. iv n C 點都可應用這項技術，甚至美國職業球賽 h e n gNBA、MLB c h i U 等球賽單位也使用 Beacon 為. 業額，且不只商業活動可以利用 Beacon 的方便性，甚至學校、補習班、會議室等地. 球迷提供詳細座位地點導航和相關訊息發送的服務。. 24.

(26) 立. 政治大. 圖 6：Beacon、APP 與雲端服務運作方式說明. ‧ 國. 學. 資料來源：數位時代，2015. 在台灣的 Airyzone 公司開發屬於寵物的 mBeacon（在美國又稱為 Lucky Tag），. ‧. APP 在背景根據偵測到的 iBeacon 訊號做協尋，透過社群概念可以擴大到汽車失竊，寵物以及老年人防走失。未來的潛力市場還包含大型場所進出與人潮流量管控，登. y. Nat. sit. 山迷途救援與門禁跟安全辨識等等。以義大世界為例，在未來的幾年內，消費者將. al. er. io. 有與過往全然不同感受的體驗，更精準的個人行銷會讓以藍牙 Smart 為基礎的 Beacon. n. 零售業呈現爆發性成長。BI 的研究報告中指出，到 2015 年底將有超過三分之一的美. Ch. i n U. v. 國零售業安裝該項裝置。2000 年全世界總共銷售出 80 萬個藍芽裝置，直到 2018 年. engchi. 將成長到 49 億個，圖 7 為 BI Intelligence 預估全美至 2018 年安裝 Beacon 的數量。. 25.

(27) 圖 7：2018 年美國安裝 Beacon 數量預估資料來源：數位時代，2015. 電力供應品質為 Beacon 是否成功的重要關鍵之一，圖 8 為台灣 KKlabs 販售的三種 iBeacon 裝置，迷你型使用 2032 號鈕扣電池 1 顆，室內型與戶外型的 iBeacon 各由 3 號 AA 電池 2 顆與 4 顆作為電源，Beacon 裝置使用的電池大約可支撐裝置使用四個月到半年之間，由於 Beacon 裝置抑或放在室內或室外，因此其在室內也必須有穩定地電源供應，且 Beacon 兼具外觀設計要求，這些特性需求皆與前創公司的技術內容十分相符。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 8：台灣公司 KKlabs 販售的 Beacon 資料來源： KKlab 官方網站，http://www.kklabs.tw/. 26.

(28) 三、電子標籤（Electronic Shelf Label，ESL）. 政治大. 圖 9：電子標籤在物聯網中的定位立. ‧ 國. 學. 資料來源：NAR Labs 官方網站 http://www.narlabs.org.tw. 電子標籤可以直接應用於零售市場包含一般超市，大型零售商如 Costco 等。業. ‧. 者透過無線技術（Wi-Fi）接收價格資訊，與商場終端電腦連線後，將促銷價格展示在商品的貨架上（如圖 9）。電子標籤省下了印製紙張的物料成本，每一次更換銷售. Nat. sit. y. 資訊時，必須重新張貼標籤，花費的人力成本與時間既繁瑣又可能出錯，透過電子. io. er. 標籤改善錯誤率，讓零售業賣場向自動化營運更跨進了一步；在韓國的捷運站，火車站我們也看到了有趣的應用，當地零售業者 Home Plus 設立虛擬商店，消費者候車. n. al. Ch. i n U. v. 時業者利用廣告行銷欲販售商品至消費者的視覺範圍內，刺激消費者的購買慾，購. engchi. 買方式是簡單的使用手機掃描電子標籤將商品放入虛擬購物車，便可由專人送至家中（如圖 10 所示）。在顯示外觀上也由原先的黑白色技術突破至可顯示紅色與藍色。（如圖 11 所示）以使用數量來估計，一家便利超商需要數百至上千個電子標籤，大超市可能需要用到上萬個。. 27.

(29) 圖 10：韓國業者 Home Plus 設置於捷運站的虛擬商店. 政治大. 資料來源： Home Plus 官方網站，http://www.homeplus.co.kr. 立. ‧. ‧ 國. 學. Nat. 資料來源：CTIMES，2013. er. io. sit. y. 圖 11：左圖傳統黑白電子標籤；右圖元太科技研發的紅色電子標籤. 電子標籤模組來看，電子紙佔據成本的 60%以上，目前主流技術可分成 EPD. n. al. Ch. i n U. v. （Electro Phoresis Display），STN（Super Twisted Nematic）與 TFT LCD 三種．其中. engchi. TFT LCD 色彩豐富，耗電量：TFT LCD > STN > EPD。惟目前 EPD 成本價格仍為 STN 數倍。據研究顯示，EPD 模組達到 3 USD 可以符合業者相對投資回報週期。相較於使用紙張的標籤，一般來說電子標籤需要大約 2 至 3 年的回收期，因此零售商要求電子標籤的電池（一般為 CR2450）能夠支撐 3 年以上的使用。我們也發現搭配各式的顯示模組包含 TFT-LCD、低階的 segment LCD、EPD 和 STN，根據廠商資料，都能在合理的使用頻率下（5 次/日）供應 3 年以上的電力支援，以此為施力點，前創公司所提供的產品再也無需使用任何鋰電池，並且提供更持久的電力供應（> 5 年）。 DisplaySerach 預估 2009 至 2018 年間電子紙產值可望自 4.3 億美元成長到 96 億元，年均複合成長率（CAGR）估達 41%。另外，據研調機構 Research and Markets 28.

(30) 在 2014 年表示，2014 到 2018 年間電子標籤年均複合成長率（CAGR）估達 34.34%。四、穿戴式裝置（智慧手環，智慧手錶）智慧手環近來在台灣掀起熱潮，小米智慧手環（Smart Band）從 2014 年 11 月推出後至今已經賣出超過十萬個，該產品可監控消費者每日運動量，睡眠時間等生理監控。採用 polymer lithium battery（聚合物鋰電池）可支撐約三個月到半年的電力供應。小米預估整年可以在台灣銷售超過 50 萬個。根據 MIC 研究指出，2014 年穿戴式裝置產值由 60 億美元可望成長至 2018 年高達 206 億美金。智慧手錶（Smart Watch）佔有率由 28%成長至 2018 年穿戴式裝置的營收來源有將近三分之二是由智慧手錶所貢獻。我們注意到近來的一則新聞，「瑞士錶商 Swatch 將在未來的 2-3 個月內推出智. 政治大. 能手錶產品，而該產品的一項重要功能是目前所有智能手錶都無法比擬的，那就是. 立. 無需充電。」我們相信在未來的某一天，不僅僅是智能手錶，所有的隨身攜帶的設. ‧ 國. 學. 備都可能實現無需充電就能使用。這也是前創公司成立的宗旨所在。綜合上述，我們陳列出短期內，我們目標市場產品的複合成長率（Compound. ‧. Annual Growth Rate，CAGR），預測銷售數量。如此可勾勒出前創科技股份有限公司產品的市場成長性。. sit. y. Nat. io. Year. 出貨量(億個). 產值(億美元). n. al. 2014. Ch. 0.32. 60. er. 表 2：2013 至 2018 年全球穿戴式裝置發展趨勢. i n U. v. 年增率(%) 113. 2015. 0.67. i e n g c h115. 2016. 1.14. 173. 70. 2017. 1.42. 188. 24. 2018. 1.91. 206. 34. 109. 本研究整理。資料來源：財團法人工業技術研究院、財團法人資訊工業策進會. 29.

(31) 表 3：前創公司短期的目標市場與成長性 Product. Year. CAGR (%). Quantity. ESL. 2014-2018. 34.34. 30 M (in 2016). Beacon. 2014-2018. 287. 4.5 M (in 2018, USA). Smart Watch/Band. 2014-2018. 72.6. 22.9 M (in 2014) 141.62 M (in 2018). 資料來源：本研究整理. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學 y. Nat. sit. 圖 12：MIC 預估 2014 至 2018 年穿戴式產品類型比較. n. al. er. io. 資料來源：財團法人資訊工業策進會，http ://mic.iii.org.tw/aisp/. 第二節目標市場選擇. Ch. engchi. i n U. v. 根據第一章第二節「研究目的與創意」，我們確認了小型電子裝置以及低耗能的穿戴式裝置是我們要瞄準的第一塊金磚，前創公司是一家出成立一年的新創公司，受限於資源與人力，我們認為唯有找出第一個最合適的市場應用，藉由鈣鈦礦技術的高能量轉換率、成本低廉、符合環保趨勢的優越性能，成功進入該產品的供應鏈之後，在藉著此一順風車推廣至其他產品端，是一個比較可行的方式。依循這一個想法，在智慧手環、信標、遙控器與電子標籤之中，以電子標籤的可行性最大。電子標籤相較於其他三個產品，擁有更多鈣鈦礦太陽能電池可以導入的利基點。其中包含有：(1) 產品供應鏈相對單純、以國際知名大廠 Pricer 電子標籤為例，由元太科技（E-ink）供應電子紙當作顯示螢幕，永奕科技（Yeon）提供無線 30.

(32) 通訊模組，鋰電池也是由永奕負責採購，最後由 Pricer 負責封裝成電子標籤並銷售至終端客戶如 Costco、Walmart 等。(2) 構造上比較容易與鈣鈦礦模組結合，同時採光面積大、相較於其它三項產品，遙控器必須搭配模具的開發，按鍵多也不利於與鈣鈦礦模組結合，智慧手環與信標都屬於彎曲的表面，製作上難度較高。而電子標籤的向光面比較平整，採光面積也較大。(3) 經過計算，前創公司的技術已經符合電子標籤規格需求、(4) 銷售管道相對簡單，客戶是封裝模組廠商如 Pricer，Pricer 再透過自己的銷售管道賣到量販業者。. 第三節未來產品設計概念介紹. 政治大. 一、光伏型智慧手環（Photovoltaic Smart Band）. 立. 隨著近年來所掀起的穿戴式裝置風潮，主打健康應用產品已開始在市場發酵而. ‧ 國. 學. 逐漸普及，其中具有代表性之產品例如是以個人自主健康管理為訴求的智慧手環、手錶等，此類產品係設計為能夠配戴在手腕上，讓行動裝置直接與人的皮膚接觸，以期能提供運動和活動追蹤，進而幫助記錄每一天的活動，改善生活作息，然而，. ‧. 目前此類穿戴式智慧手環之電力來源為乾電池或是水銀電池，亦或是充電電池等，. sit. y. Nat. 然而，如使用乾電池或是水銀電池作為電力來源，不僅需要定時更換以防止電力不. io. er. 足，電池本身也有漏液等風險存在，而使用完畢的廢電池若是沒有經過妥善處理進入到環境中，將會造成非常嚴重的環境汙染。對於以可重複使用之充電電池作為電. n. al. i n U. v. 力來源而言，由於其電力可維持時間有一定限制，一旦電力不足便必須進行充電的. Ch. engchi. 程序，於使用上造成相當的不便及限制。前創公司針對穿戴式智慧手環於實際使用經驗中存在的問題，加以思索並突破既有目標及方向，經過詳加設計與審慎評估後，終而有一能解決上述缺失之光伏型智慧手環，而創作出一種能夠賦予智慧手環另一種嶄新應用型態之實用性創新構造。舉例而言，我們的原型產品將會直接利用現有的品牌商品進行替換，例如將小米手環之既有內部電池替換成前創公司的鈣鈦礦光伏模組，展示解決電力續航力問題的能力，搭配曝光後所接收市場反應數據，努力爭取與小米團隊接洽的機會，說服小米團隊在下代產品中採用。. 31.

(33) 圖 13：小米智慧手環資料來源：小米官方網站，http://www.mi.com/tw/. 本創作提供一種光伏型智慧手環，包含：手環本體；環扣帶，係連接於該本體；. 治政組，用以儲存該模組所產生之電能；控制單元，用以決定將模組所產生之電能直接大立供電於智慧手環或儲存至儲能單元，以及感測器，用以感測佩戴者之生理狀況，其鈣鈦礦模組，用以接收外界的光能以轉換成電能；儲能單元係電連接於該鈣鈦礦模. ‧ 國. 學. 中儲能單元、感測器及控制單元係設置於手環本體中。藉此，提供了一種可將鈣鈦礦模組疊加於智慧手環之外表面，或以外部附加方式設置於智慧手環，以取代傳統. （鈣鈦礦模組）與智慧手環的結合有以下四種搭配。. Nat. y. ‧. 上使用電池作為電力來源之光伏型智慧手環。結合前創公司所研發的新穎發電材料. sit. 第一種設計，首先請參閱圖 14。光伏型智慧手環的示意圖，包含儲能單元、感. er. io. 測器及控制單元。本體具有一顯示幕（圖中未示），用以顯示資訊（如時間、使用者. al. n. iv n C 本體及環扣帶之外表面上。智慧手環所包含之感測器係具有感測使用者的生理狀況 hengchi U. 之生理資訊等）。儲能單元係電連接於鈣鈦礦模組。本例中，鈣鈦礦模組係設置於. 之功能，例如，感測器可以是動作感測器，透過感測使用者之動作，可計算出佩戴者之步伐次數等，或者，可透過動作感測來蒐集生理資訊，例如可了解佩戴者之睡. 眠狀態（深眠或淺眠）等。此外，光伏型智慧手環更包含一無線訊號收發器（圖中未示），用以發送或接收一無線訊號，以將例如生理資訊等資料藉由無線傳輸之通訊方式（例如紅外線、藍牙、ZigBee、ANT 等等）傳送至外部電子裝置（例如智慧型手機）等，以透過例如智慧型手機本身的 APP（手機應用軟體）等，將光伏型智慧手環所蒐集到的生理資訊等資料（如步數、卡路里、心率等）進行分析處理，而進一步獲得對佩戴者本身的健康或運動方面等的詳細資訊與分析。. 32.

(34) 立. 政治大. 學. ‧ 國. 圖 14：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖資料來源：本研究製作. 本例中之鈣鈦礦模組，其具有光電轉換的功能，可將來自室內或室外的光能轉. ‧. 換為電能，所獲得之電能可儲存於儲能單元中，儲能單元為內建電容器或充電電池。. sit. y. Nat. 關於自鈣鈦礦模組進行光電轉換後所獲得的電能的供給運用，係由控制單元進行判斷，以進行下列三種供電模式之其中一種：(1)直接供電於智慧手環、(2)充電內建電. io. n. al. er. 容器，待內建電容器到達工作電壓再供電於智慧手環、以及(3)充電內建充電電池，. i n U. v. 待其到達工作電壓再供電於智慧手環。藉由上述三重的供電及蓄電模式，可以有效. Ch. engchi. 地解決目前使用乾電池及水銀電池所面臨之一旦電池用罄便需立即更換，以及電池本身發生漏液，亦或是使用充電電池需面臨使用一段時間後便必須充電才可繼續使用等問題。，因此，即使是鈣鈦礦模組之材質具有一定之透明度（半透明或接近於全透明）如圖 14 所示，將鈣鈦礦模組直接覆蓋在於整個智慧手環外表面上，不會影像到觀看智慧手環上所顯示之資訊。鈣鈦礦模組亦具有可撓性，不但可隨著智慧手環的設計與需要而自由彎曲，還能增加收光面積及增進整體美觀等。材質顏色也可依需求及設計上之考量加以調整。鈣鈦礦模組之最大特色之一為：即使是在微弱光線之環境中，依然具有極高能量轉換效率，可以有效解決其它太陽能模組在弱光下能量轉換. 33.

(35) 效率不高，而無法有效充電或是驅動電子元件或電路的問題。第二種設計，請參閱圖 15。圖 15 所示之智慧手環組成構件與各構件間之連接關係幾乎與圖 14 所示之智慧手環相同，相同之處便不再贅述。圖 14 及圖 15 所示之光伏型智慧手環間的主要差異在於，圖 15 所示之智慧手環中，鈣鈦礦模組係覆蓋於智慧手環外表面之一部分上，請參見圖 15，本例中鈣鈦礦模組係覆蓋於環扣帶的一部分外表面上鈣鈦礦模組之材質並不一定需要具有一定之透明度。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. io. sit. y. Nat. al. er. 圖 15：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖. n. iv n C h e16 n所示之智慧手環組成構件與各構件間之連接關第三種設計，請參閱圖 16。圖 gchi U 資料來源：本研究製作. 係幾乎與圖 14 所示之智慧手環相同，相同之處便不再贅述。圖 14 及圖 16 所示之光伏型智慧手環間的主要差異在於，圖 16 所示之智慧手環中，僅有部分智慧手環之外表面與外部附加的鈣鈦礦模組重疊，請參見圖 16，部分之鈣鈦礦模組是與部分之環扣帶及部分之本體重疊且覆蓋於其上，但不以此為限，亦可依據設計等因素之考量，將與部分之智慧手環之外表面重疊的鈣鈦礦模組設置在智慧手環之外表面下。其中鈣鈦礦模組之材質並不一定需要具有一定之透明度。. 34.

(36) 立. 政治大. 圖 16：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖. ‧ 國. 學. 資料來源：本研究製作. 第四種設計，請參閱圖 17。圖 17 所示之智慧手環組成構件與各構件間之連接關. ‧. 係幾乎與圖 14 所示之智慧手環相同，相同之處在此便不再贅述。圖 14 及圖 17 所示之光伏型智慧手環間的主要差異在於，圖 17 所示之智慧手環中，外部附加之鈣鈦礦. y. Nat. sit. 模組並不與智慧手環之外表面重疊。鈣鈦礦模組之材質並不一定需要具有一定之透. al. er. io. 明度。綜合以上四種產品設計，本創作所提供的光伏型智慧手環，可以將鈣鈦礦模. v. n. 組疊加於手環之外表面上，不需增加手環原本之體積，對於穿戴型裝置所重視之輕. Ch. i n U. 便性與攜帶方便性不會造成不利影響，另外，上述模組之材質可依據使用與設計上. engchi. 的需求而具有一定之透明度，即使將模組覆蓋於智慧手環的外表面上，亦不會影響使用者觀看顯示於其上的資訊如時間、使用者之生理資訊等。鈣鈦礦模組具有極高能量轉換效率，只要在適當環境下就可產生電力而不需另外將手環接電源充電，目前市場上主要將二次電池使用作為穿戴型裝置之電力來源，一旦電力耗盡便需不定期充電造成的不便，前創公司提供之光伏型智慧手環讓使用者日常生活中只要在任何有光的地方，無論是室內日光燈、燈泡或是室外的太陽光之下，無時無刻都在進行充電，可以替代二次電池之功能。另外，相對於競爭產品如染料敏化太陽能電池，其本身為液態，若作為電力來源就有潛在漏液問題可能發生，鈣鈦礦模組可以避免此現象的產生。 35.

(37) 立. 政治大. ‧ 國. 資料來源：本研究製作. ‧. 二、光伏型信標（Photovoltaic iBeacon）. 學. 圖 17：智慧手環結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖. y. Nat. 將網絡世界與現實生活連結的概念蔚為風潮，帶動室內定位以及物聯網加速發. sit. 展，而藍芽技術在此領域扮演了一個非常重要的角色。在 GPS 訊號很微弱的室內，. er. io. 我們無法使用 GPS 技術進行室內導航，也難以使用 GPS 技術建構精準室內地圖，但. al. n. iv n C hengchi U 特定金錢交易，這對於零售業而言，無異於代表與客戶的溝通可以更多元，帶來全我們可利用多個藍芽收發器進行室內微定位，並於特定位置傳遞特定訊息或是進行. 新的消費體驗。目前藍芽訊號收發器的電力來源大多為乾電池或是水銀電池，然而利用鈣鈦礦模組可以自由彎曲符合藍芽訊號收發器設計，增大收光面積及整體美觀、亦可調控電池片之顏色增加設計及美觀性、最大的特色是在弱光下之能量轉換效率極高，可以有效解決汙染問題並提升附加價值。. 36.

(38) 圖 18：iBeacon（信標）資料來源：Estimote 官方網站，http:// estimote.com. 光伏型信標以相同的示範性原理加以設計，結合前創公司所研發的新穎發電材. 政治大品牌 ESTIMOTE 販售的產品，將發電裝置替換，並對 ibeacon 相關技術品牌廠商進立. 料（鈣鈦礦模組）與信標的結合有以下五種搭配。我們將使用 APPLE 認證所 ibeacon. ‧. ‧ 國. 學. 行洽談，除了 ibeacon 本身以外，還包括物聯網中的相關系統廠商。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 19：信標結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖資料來源：本研究製作. 37.

(39) 圖 20：信標結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖. 政治大. 資料來源：本研究製作. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. C h資料來源：本研究製作U n i engchi. v. 圖 21：信標結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖. 38.

(40) 圖 22：信標結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖資料來源：本研究製作. 政治大. 圖 23：信標結合鈣鈦礦模組之第五種設計示意圖. 立. 資料來源：本研究製作. ‧ 國. 學. 三、光伏型遙控器（Photovoltaic Remote Controller）. 除了傳統 VCD/DCD 撥放裝置、電視、音響、空調等裝置需要使用大量的遙控. ‧. 器，物聯網的興起，更有大量的無線遙控器需求，例如車道管控、燈光調控、農業軍事等用途，而傳統的遙控器則是利用一次性乾電池、鹼性電池或是水銀電池，這. y. Nat. sit. 些電池不僅需要定時更換電池也有漏液等問題，但其最嚴重的是會造成環境汙染。. al. er. io. 目前市面上使用光源充電的遙控器雖然有採用太陽能相關的產品，但是其大多是使. n. 用非晶矽薄膜太陽能電池（Amorphous Silicon thin film Solar Cells）來供電，非晶矽. Ch. i n U. v. 薄膜太陽能電池在弱光下之光電轉換效率極低，而一般遙控器適用於室內，極不利. engchi. 其進行光電轉換；利用鈣鈦礦光能電池可以自由彎曲符合遙控器設計，增大收光面積及整體美觀、亦可調控電池片之顏色增加設計及美觀性、最大的特色是在弱光下之能量轉換效率極高，可以有效解決目前各式光伏系統的電池系統在弱光下能量轉換效率不高，無法有效充電來驅動電子元件電路的問題。. 39.

(41) 圖 24：太陽能遙控器資料來源：聖岡科技官方網站，http://www.sazoon.com/. 政治大加以設計，結合前創公司所研發的新穎發電材料（鈣鈦礦模組）與遙控器的結合有立. 參考上述光伏型信標的五種設計，同理光伏型遙控器也可以相同的示範性原理. ‧. ‧ 國. 學. 以下五種搭配。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 25：遙控器結合鈣鈦礦模組之第一種設計示意圖資料來源：本研究製作. 40.

(42) 圖 26：遙控器結合鈣鈦礦模組之第二種設計示意圖資料來源：本研究製作. 治政圖 27：遙控器結合鈣鈦礦模組之第三種設計示意圖大立資料來源：本研究製作. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 28：遙控器結合鈣鈦礦模組之第四種設計示意圖資料來源：本研究製作. 圖 29：遙控器結合鈣鈦礦模組之第五種設計示意圖資料來源：本研究製作 41.

(43) 第四章第四章、創新提案. 第一節創新產品的內容及功能說明前創公司要善用市場行銷讓消費者感受電子產品無需更換電池的便利性，使用大自然與室內光源充電可以節省能源，為環境保護付出一份顯著的心力。我們的定位是成為嶄新世代的潔淨能源提供者，此章將以電子標籤為例說明如下。一、產品設計概念. 政治大面，用以顯示產品資料；鈣鈦礦模組，用以接收外界的光能以轉換成電能；儲能單立元係電連接於該鈣鈦礦模組，用以儲存該模組所產生之電能；以及控制單元，用以本創作提供一種光伏型電子標籤，包含：殼體；顯示幕，係設置於殼體之一表. ‧ 國. 學. 決定將該模組所產生之電能直接供電於電子標籤或儲存至儲能單元，其中儲能單元及控制單元係設置於殼體中。藉此，提供了一種可將鈣鈦礦模組疊加於顯示幕上方，. ‧. 以節省空間之光伏型電子標籤。結合前創公司所研發的新穎發電材料（鈣鈦礦模組）. sit. y. Nat. 與電子標籤的結合有以下五種搭配。第一種設計，首先請參閱圖 30。圖 30 所示之光伏型電子標籤包含有殼體及鈣鈦. io. n. al. er. 礦模組。其中，儲能單元、控制單元係置放於殼體的容置空間中。儲能單元電連接. i n U. v. 於鈣鈦礦模組。本例中，鈣鈦礦模組係設置於顯示幕之上，並具有與顯示幕相同之. Ch. engchi. 面積而完全覆蓋了顯示幕。顯示幕具有展示顯示畫面之功能，以顯示例如陳設於鄰近電子標籤處之商品名稱或其售價等資訊。此外，電子標籤包含一無線訊號收發器（圖中未示），用以接收外部訊號，以將例如產品資料等資訊藉由無線傳輸之通訊方式傳送無線訊號收發器後，將資訊顯示於顯示幕上。本例中之鈣鈦礦模組，具有光電轉換的功能，可將來自室內或室外的光能轉換為電能，所獲得之電能可儲存在儲能單元中，如內建電容器或充電電池。. 42.