井底望天
談天說地 古往今來 曆史人文 天下大勢
五
當然，平心而論，這個世界上不存在沒有補助的能源。你看一下石油，天然氣，煤炭和核電站，不論是美國，中國，日本，還是歐洲，都補貼得挺厲害的。因此矽晶體太陽能要爭取政府補貼，算是師出有名。
不過，這個行業自己也必須爭氣，把成本降下來。按照矽穀半導體行業的曆史經驗，就是每十年，生產成本就要降一半。以矽晶體太陽能的發展來看，從1979年的世界總產量5MW，到2006年，變成了2000MW，而電池係統批發價，則是從32美元，下降到了3美元多。確實做到了每10年，降一半。
這個過程的實現，主要來源於科技進步，工藝革新，產能擴大，良性競爭，和規模效應。在製造工藝上的進步，是矽基電池的光電轉換率越來越高，電池厚度變薄了，電池重量變輕了。
1995年，在斯坦福大學教電力工程的Richard Swanson教授，自己跑出來開了公司SunPower。他當時就是確信太陽能電池的成本，進入了標準的經驗曲線，就是成本和產量變化。這個曲線表明了每當產量翻倍的時候，價格就要下降18%。後來他的公司，在2002年，得到了半導體大公司Crypress的親眯，大量注資。並於2005年間成功上市，和後來中國由施正榮博士創立的無錫尚德，成了股市上大寵兒。
因為美國在半導體行業的巨量優勢和數十年經驗，將成本大幅度降下來的第一條道路，就是將產業超大規模化。這條道路的理論奠基是在2004年，當時在HP任職的Marvin Keshner和同伴Rajiv Arya為美國能源部國家再生能源研究所，撰寫了題為“超大規模電池係統製造對成本降低的潛力研究”的報告。在這個報告中，他們認為最終可以將太陽能電池係統降低到每峰瓦一美元。
在報告中，他們提到的各項革新，包括生產過程自動化來減少停工，增加產出，優化係統生產線的停工和維修周轉，大規模提高生產線的生產能力，選用最優化的25到39年使用壽命的材料，縮短工序間的運輸距離，減少中間過程等等。而Keshner後來創立了OptiSolar公司，來實現他提出的方案。
其實美國選擇了矽晶體作為其太陽能的道路，和這批矽穀的半導體大牛們的推動有關係。這批人士大多有在大規模集成電路，平板顯示器，計算機硬盤等等領域，有非常豐富的經驗，因此用這些經驗來做一個行業的華麗轉身，不足為奇。
從工藝上來看，就是從半導體到電池板隻不過是產品變化，而整個低成本，高產量，流水線，半導體為基礎的製造過程最好就可以重複使用。其實在高科技革命之前，美國的半導體芯片和電路板，是在能源工業的電網和輸電技術的基礎上興起的。而以半導體的處理器芯片和三級管，則為人類帶來了大規模生產的收音機，電視機，電腦和其他消費電子產品。
這個基礎的核心，就是美國人把持的兩大技術核心—能源和半導體。第一次半導體革命，帶來了電腦和消費者電子產品，而第二次半導體革命，就是半導體向能源的回歸，把自己變成能源的來源。
六
從這裏可以看出美國人的道路，那就是要把新能源的發展，和國家對關鍵技術的控製，緊密地聯係在一起。通過對能源技術和半導體技術的合流，來主導世界的技術發展方向，並以此來確保美國的國際競爭力。因此在這個技術上，開辟出一條完全不同的新路，來打破美國控製的局麵，就是一個國家未來國際競爭力之爭。
看不明白這一個關鍵，就會被人家拿出來的一大推技術理由把你忽悠糊塗了。人家擺出一大堆道理，把矽晶體的優勢說得玄玄乎乎，最好就是讓你一起上船，把產業鏈裏最低端，利潤最薄的那一塊給你糊口，然後人家就控製最關鍵的技術，吃最大的鮑魚，還和你一起建立全球領先的產業鏈呢。
結果是什麽呢？不如你做那些容易活？你生產，俺賣給你天價的生產線？專利費還是俺要了，你就做成品，好不好？
歐洲人當然沒這麽傻。人家在進來搶這個蛋糕的同時，比如說德國公司Q-Cells的興起，也不忘一顆紅心，多種準備。一方麵拚命發展自己占優勢的太陽熱能，一方麵加大對非矽晶體太陽能的研發，例如在有機太陽能的投入上，也是上了國家計劃。
當然美國人也是有兩手準備，擔心一旦別的國家在非矽晶體上有所突破，那自己的黃粱夢一破，就束手無策了。他們同時進行的就是俺說的第二條道路，發展非矽晶體道路。
這條路子的頭一個波浪，就是俺成為第二代的薄膜太陽能。這裏麵有希望通過計算機硬盤鍍膜的濺射技術（sputtering）來實現CIGS薄膜的Miasole公司，以及同類的NanoSolar公司，也包括做納米結構二氧化鈦的Konarka（後來轉做有機太陽能），還包括做碲化鎘的First Solar等公司。
原先大家的目標是在2015年，希望可以做到1美元一峰瓦的價格，不過First Solar在2008年的最後一個季度，因為產量規模大的原因，暫時突破了0.98美元一峰瓦的記錄。而以CIGS技術為基礎的公司，則將目標定到了0.75美元。不過這些都還是在設備成本的範疇上，加上安裝成本，要到2美元，還是有一段距離。
而同時號稱第三代太陽能的有機太陽能開始橫空出世了。將整個行業的發展帶入了一個更加精彩紛雲的局麵。
表1 主要太陽能電池技術分類比較
技術分代 | 太陽能電池類型 | 原材料 | 生產工藝 | 光電轉化效率 |
第一代： 晶體矽太陽能電池 | 單晶矽 | 生產過程汙染高，能耗大 | 工藝繁瑣，成本高昂 | 16％－18％ |
多晶矽 | 生產工藝較單晶矽簡單，但成本仍較高 | 12％－14％ | ||
第二代： 無機薄膜太陽能電池 | 非晶矽薄膜 | 生產消耗的矽料相對第一代太陽能電池有所減少 | 生產工藝較第一代太陽能電池有較大簡化，但受到高真空過程的局限，生產設備也較昂貴 | 6％－8％ |
銅銦镓錫 | 銦的儲量稀少，不足以支撐大規模生產 | 11％ | ||
碲化鎘 | 原料鎘有劇毒，碲儲量比白金還稀少 | 9％ | ||
第三代： 新技術概念 | 有機太陽能電池 | 原材料成本低廉 | 生產工藝簡單 | 6％－7％ |
染料敏化太陽能電池 | 生產工藝比有機太陽能電池複雜，電池中包含液態電解質 | 5％－12％ |
