地平线上方的太阳：太阳能光伏产业的历史与未来

能源邮报。

太阳能光伏的惊人全球增长是当今的重大能源故事之一。它很可能成为21世纪的能源故事。太阳革命从何而来？它将带我们去哪里？该领域的先驱之一，Peter F. Varadi，曾是世界上最大的太阳能光伏生产商，Solarex的联合创始人，为他的公司和太阳能光伏创造了独特的历史。他还展望了我们太阳能发电的未来前景。

没有一天，没有关于太阳能的一些引人注目的新闻。就在最近，国际能源机构（IEA），世界上最权威的能源智囊团之一，发表了一份报告，声称太阳能光伏可能成为2050年最大的单一电力来源。IEA认为，太阳能光伏的价格可能会低至每千瓦时4美元。值得注意的是，总部位于巴黎的经合组织机构现在也表示，太阳能-而非燃煤发电厂-应该成为无法接入电网的人们的“首选燃料”。

IEA很有可能低估了太阳能的功率。创新仍在以惊人的速度向前发展。例如，就在上周，美国太阳能公司SunEdison宣布已找到一种生产多晶硅的方法，该方法的成本远低于当前的行业标准。SunEdison首席执行官艾哈迈德·查蒂拉（Ahmad Chatila）表示：“我们的最新进展是太阳能技术的飞跃，它将使太阳能成为成本最低的能源解决方案-不仅是其他可再生能源的替代方案，而且是化石燃料成本上的赢家好。”

“我们的最新进展是太阳能技术的飞跃，它将使太阳能成为成本最低的能源解决方案”

SunEdison表示，到2016年，其在韩国的工厂应该能够以每瓦特0.40美元的成本生产模块。请注意，直到最近，1.00美元/ Wp的成本价仍被认为是太阳能行业的“临界点”。因此，IEA所说的4cts / kWh可能比他们想象的要近。同样重要的是，存储成本也在迅速下降。另一个例子：9月，SolarCity的首席执行官Lyndon Rive和公司董事长，特斯拉的所有者埃隆·马斯克（Elon Musk）在纽约表示，他们将在每个屋顶太阳能系统中都包括电池备用系统。在5至10年内。Rive和Musk表示，即使有了这些备用电池，安装SolarCity的费用也将低于电网的电价。

难怪越来越多的人开始相信带有电池备份的太阳能光伏将永远改变我们的世界。

并非总是这样。不久前，几乎所有专家都认为太阳能太昂贵了，以至于无法与传统形式的发电竞争。那么，突然发生了什么变化？

好吧，碰巧的是，变化并没有像看起来那样突然发生。幸运的是，对于那些对能源历史感兴趣的人，我们现在有500页的目击者对太阳能行业崛起的见证，由其先驱之一撰写：彼得·瓦拉迪（Peter F. Varadi），匈牙利流亡美国。1973年，瓦拉迪（Varadi）与他的朋友和难民约瑟夫·林德梅尔（Joseph Lindmayer）共同创立了一家名为Solarex的公司，该公司在1970年代下半年成为世界上最大的太阳能光伏生产商。瓦拉迪（Varadi）在他的《地平线上的太阳》一书中，非常详细地描述了太阳能光伏的历史-他明确指出了为什么即使在50年前，他仍然确信太阳能将征服世界。

资本家

1970年代初期，Varadi和Lindmayer在COMSAT实验室工作，该公司由美国国会于1962年创立，“负责开发全球卫星通信系统”。（第7页）那时，太阳能已经落后了20年的发展时间，但仅用于太空应用。1953年，贝尔实验室的研究人员发现了如何生产可用于为太空物体供电的太阳能电池。

太阳能的太空时代在其历史上并非微不足道：它为改变我们生活的许多技术应用奠定了基础。正如Varadi所说，“今天很少有人意识到，如果没有[太阳能的发明]，我们今天正在使用许多重要的东西，例如全球电话服务，手机，电视，互联网，全球天气服务，GPS系统，载人航天不可能探索火星表面的站点和机器”。（第2页）他在书中专门介绍了通信和GPS系统中太阳能的使用。他指出，没有太阳能电池，今天将没有通信卫星在运行（第282页）。（尽管他说过，美国宇航局在1964年确实发射了带有核反应堆的卫星：在发射过程中，它破裂了，放射性废物散布到了全球。第279页）

“很少有人意识到，如果没有[太阳能的发明]，我们今天正在使用的许多东西，例如手机，电视，互联网，全球气象服务，GPS系统和载人空间站将无法实现”

然而，在太阳能的历史上，将增加另一章-我们仍处于今天的中间：使用太阳能光伏发电在地球上。Varadi指出，当时使用的太阳能电池生产技术不适合地面应用。只生产了很少的产品，基本上不考虑成本-毕竟，与卫星的成本相比，太阳能电池的成本并不高。为了能够掀起现代的太阳能光伏革命，需要新的生产工艺，通过该工艺可以廉价，大量地生产太阳能电池。（第8页）这是Lindmayer和Varadi着手完成的。

1973年，他们在COMSAT辞职，并创立了一家名为Solarex的公司。Lindmayer说：“我们从一个共产党国家逃脱，来到了资本主义的中心。”“因此，我们决定创办一家公司并成为资本家。”（第ix页）

具有讽刺意味的是，事实证明，从资本家那里获得风险投资绝非易事。制造用于陆地目的的太阳能电池几乎是一个全新的想法。美国有两家公司– Spectrolab和Centralab –生产用于人造卫星和航天器的太阳能电池，并出售用于陆地的废品。在德国，AEG / Telefunken也这样做。另一家美国公司Solar Power Corporation与Solarex大约同时成立，但没有其他公司。与20位风险投资家交谈后，瓦拉迪得出结论，他至少在以下方面取得了成功：“所有20个人都设法学习了如何拼写“ PHOTOVOLTAICS”一词，但我们没有从他们那里得到一分钱。

朝阳

瓦拉迪说，风险资本家的怀疑只是社会对太阳能电池可能性的更大的近视的一部分。最初很少有人相信太阳能可以成为地球上有用的能源。然后，当第一次石油危机袭来，替代能源成为人们的严重关注时，太阳能突然成为人们关注的焦点。但是，根据瓦拉迪（Varadi）的说法，当时由美国政府在卡特总统（Carter）领导下启动的研发计划旨在开发大型太阳能发电系统，供公用事业用于集中发电。期望以这种方式实现电网均等需要7到14年，到1986年，太阳能发电量将达到6 cts / kWh。

但是，这个项目毫无进展，因为正如Varadi所说，公用事业公司对拟建的集中式光伏电站并不真正感兴趣。（102）毫无疑问，政治气氛也与此有关。1979年6月，卡特总统（Carter）登上白宫屋顶安装太阳能热水系统时，他说：“没有人可以封锁阳光”。但是他的继任者罗纳德·里根（Ronald Reagan）拆除了暖气。瓦拉迪指出：“这是美国光伏产业先锋角色终结的开始。”当时，瓦拉迪生产了世界上至少80％的光伏产品。（第246页）

无论如何，Lindmayer和Varadi（以及其他一些企业家，例如Solar Power Corporation的Elliot Berman和Solar Technology International的Bill Yerkes）对集中式电源系统不感兴趣。他们坚信他们可以并且应该生产在短时间内以合理的价格生产分散式本地电力的光伏电池和系统。（第36页）他们意识到正是分散式生产的可能性才使太阳能光伏发电具有独特的优势。（第104页）

在厨房

最后，两位新生的资本家设法在两周内从朋友和熟人那里筹集了所需的启动资金（21万美元）。（第20页）Varadi写道，九个月后，他们的公司已经开始盈利。

“所有20位风险投资家都设法学习了如何拼写“ PHOTOVOLTAICS”一词，但我们没有从他们那里得到一分钱。

那么，瓦拉迪和林德迈尔如何制造太阳能电池？首先，两个合作伙伴必须决定他们将使用哪种材料来制造“地面”太阳能电池（第12页）。当时，有几家公司生产的地面太阳能模块数量非常有限（在美国以及法国的SAT公司），它们大多使用硫化镉。但是Lindmayer和Varadi决定Solarex将使用硅（Si），因为它会更坚固并且使用寿命更长（超过20年）。（第13页）硅-“地壳中含量第二高的元素”-当然今天仍在大多数太阳能光伏中使用（尽管具有讽刺意味的是，自1990年代以来，在空间系统中就不再使用这种硅，而更复杂的系统和结构具有已使用）。

有趣的是，瓦拉迪（Varadi）解释说太阳能电池的制造非常简单：他演示了任何人都可以在自己的厨房中制造太阳能电池（不是一个很好的厨房，您仍然需要购买硅晶片）。（第24页）

接下来，Solarex（及其竞争对手，Solar Power Corporation和STI）开发了一种全新的生产技术（在本书的第8章中进行了介绍），从而成功地制造了矩形“多晶”硅“晶圆”，至今仍在使用今天在所有太阳能电池中占一半。

数码手表

因此，他们拥有产品和制造技术，但还没有市场。事实证明，这很可能是克服太阳能最困难的障碍。毕竟，当人们以合理的价格从电网获得电力时，为什么他们需要太阳能？那时没有气候问题，公用事业领域没有竞争，石油和天然气的供应在1980年代没有问题。

但是瓦拉迪（Varadi）和林德迈尔（Lindmayer）找到了自己的利基：世界上很多地方都不存在电网连接或不实用。想想灯塔，石油平台等。瓦拉迪写道，日本已经在这方面指明了道路。1961年，日本NEC公司安装了第一个为灯塔供电的PV太阳能系统，随后几年又陆续增加了许多灯塔。瓦拉迪（Varadi）遵循这个例子，开始在美国销售类似应用的太阳能电池，例如警察通信系统中的中继站。

然后是其他产品：计算器，数字手表（书中有一个有趣的故事），导航辅助设备和其他小配件，包括玩具，其中一些玩具的销量达数万种。Solarex通过邮购目录出售了许多此类产品。Varadi写道，这具有“教育”人们太阳能的可能性的效果。人们必须看到它才能相信它。他们不参加会议。他指出，“消费类光伏业务从未受到重视，科学家和太阳能专家可能对此一无所知，或者是否知道他们无视光伏的存在。在任何政府研究中都从未出现过。”（131）然而，瓦拉迪（Varadi）认为，通过这些市场活动，为后来太阳能的成功奠定了基础。

此外，Solarex将目光投向了国外。在世界上有很多地方人们没有电网连接。法国公司Leroy-Somer的成功案例之一是，该公司为萨赫勒地区和撒哈拉沙漠地区提供了太阳能水泵。

石油公司

然而，必须添加其他成分才能使太阳能产品大受欢迎。太阳能光伏历史上的重要一章是质量和测试计划的制定，这对于产品需要20多年的可靠性至关重要。第一个质量控制程序由帕萨迪纳的喷气推进实验室启动。Varadi写道，这使现有太阳能电池的故障率从45％降至0.1％。瓦拉迪指出，“这是政府资助的最重要和最有用的光伏计划之一”，因为没有它，“预期的失败将破坏光伏的形象和实用性”。（第97页）后来，世界银行在制定全球光伏质量计划中扮演了“开拓者”的角色。

“消费类光伏业务从未受到重视。科学家和太阳能专家对此一无所知。在任何政府研究中都从未出现过”

Varadi将PV的成功归功于商业和政府计划。业务不仅包括独立企业家，还包括石油公司！瓦拉迪说，随着时间的流逝，石油行业已经在太阳能上投入了大量资金。Solarex本身是1983年由Amoco收购的（Varadi和Lindmayer出售了它，以使公司能够更快发展），后来被BP接管，该公司现已完全退出太阳能发电。Solarex的竞争对手Solar Power Corporation被Exxon收购，该公司于1984年再次退出。另一家竞争对手STI于1977年被Arco收购，并更名为Arco Solar，然后于1989年出售给西门子。多年来，壳牌多次“进出光伏业务”。目前，石油专业公司已全部退出光伏业务，但有一个例外：法国公司道达尔（Total）自1983年以来一直从事光伏业务，并在最近几年以2011年以13亿美元的价格收购了SunPower Corporation 60％的股份来扩大其业务。道达尔现在正在与法国电力公司一起在法国建设太阳能研发中心。

瓦拉迪指出，与石油公司不同，公用事业公司从不对太阳能光伏发电感兴趣。他们抵制他们认为是竞争的形式。他们可能仍然对今天感到遗憾。

赫尔曼·舍尔

但是据瓦拉迪说，可能对当前太阳能光伏的迅猛增长最重要的一个因素是2000年德国引入了上网电价（FIT）（在1991年启动了最初的计划之后） 。瓦拉迪（Varadi）由德国计划的一位建筑师赫尔曼·谢尔（Hermann Scheer，1944-2010年）遇见并留下深刻印象：“他以他的观点，联系和可能性为我打开了一个新世界”。（第335页）

FIT之所以如此重要，是因为在通过大规模生产和技术进步解决了成本之后，太阳能的主要障碍是融资。这是FIT计划帮助克服的障碍。FIT为价格相对较高的太阳能光伏发电提供了融资，同时逐步降低价格并刺激了投资。

不过，德国的计划确实产生了意想不到的后果：由于需求的惊人增长，硅和太阳能电池组件的价格飞涨，尤其是在2003-2007年期间。这就是为什么许多市场观察者和能源专家对太阳能光伏如此昂贵的印象的原因之一。一会儿，它非常昂贵-但这只是暂时的。当硅价再次下跌时，正如Varadi所说，光伏产业“变得势不可挡”（第368页）。

确实，那时中国人加入了，其余的，正如他们所说的，都是历史。或：不断发展的历史，如果要取决于成健明（Cheng Kin Ming）这样的人，这位在过去几年中向太阳能公司投资了200亿美元的中国企业家–最近宣布他才刚刚起步。有趣的是，瓦拉迪亲自参与了将太阳能革命带到中国的工作。在1983年共产党的黑暗日子里，他去中国向中国解释了太阳能的可能性。一点技术转让都会产生深远的影响！顺便说一句，世界银行也积极地帮助了中国：它的参与导致中国政府通过了第一个中国可再生能源发展项目（REDP）。

当然，尽管太阳能可再生能源的迅速发展已经对现有能源系统产生了巨大影响，但太阳能将永远改变我们的世界的历史部分仍需大量撰写。正如瓦拉迪（Varadi）在其书的最后部分所讨论的那样（并在2013年11月的《能源邮报》上对此文章进行了论述），多年来，公用事业公司一直选择无视太阳能行业。他们没有尽力与新兴行业合作，而是试图找到双赢的解决方案，而是竭尽所能防止太阳能与电网连接（第447页）。他们现在已经迟到了，并试图适应这种情况。

不过，瓦拉迪（Varadi）认为，公用事业公司仍有行动的“窗口”。它们具有某些优势：现有的客户群，可以说服客户长期存在的强大品牌名称，以及用于投资新业务模式的财务资源。他特别提到现有公用事业公司提供的一项有吸引力的报价，即RWE的HomePower太阳能系统。这是一个装有电池的光伏阵列，以及一个电网连接（第476页）。这不是SolarCity想要在美国开始销售的东西吗？

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