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套用每年回顧行業的習慣用語：對于多晶硅-光伏行業來說，“2020年是不平凡的一年”。無意間回想才發現，這“不平凡”，我竟已寫了10年，從專職光伏記者，到投資多晶硅、光伏產業的工程公司職工，10年來，多晶硅-光伏行業始終牽動著我的思緒。這“不平凡”，絕非簡單地寫作習慣和照搬套用，而是從本世紀初至今，中國的多晶硅-光伏行業在短短20年時間里，風云變幻、沉浮輪轉，已極盡濃縮了其他行業幾十年甚至上百年的發展軌跡。

“一切向前走，不能忘記走過的路；走得再遠、走到再光輝的未來，也不能忘記走過的過去，不能忘記為什么出發。”值此“十三五”收官、“十四五”開局的關鍵節點，站在“兩個一百年”的交匯關口，回望行業的發展歷程，希望能在興替得失間以筆承史，為下一段路途積蓄穩健前行的力量。

以為紀念、以為祝愿。

落地：探索應用

（20世紀70年代~80年代）

在20世紀，世界能源結構發生了第二次轉變，二戰后，美蘇軍備競賽的加劇對以能源為支撐的科技發展起到了巨大的推動作用，也使太陽能成為加速推進探索的重要空間電源。隨后，伴隨傳統能源的起起伏伏，光伏逐漸進入社會民眾的視野。

1.70年代初期：光伏成為空間電源

自古以來，能源就是人類生活和社會發展的重要物質基礎。在18世紀蒸汽機發明之前，人類一直利用木炭，自此之后才逐步轉向煤炭。在這個階段中，人類對煤炭的利用比重由過去的約1/4增長到2/3。在20世紀，世界能源結構發生了第二次轉變，即人類對能源的利用從煤炭轉向了石油和天然氣。二戰后，美蘇軍備競賽的加劇對以能源為支撐的科技發展起到了巨大的推動作用，也使太陽能成為加速推進探索的重要空間電源。

1957年10月4日，蘇聯成功將世界上第一顆重83.6公斤的人造地球衛星送上太空；1958年1月31日，美國的“探險者1號”人造衛星發射成功，但重量只有蘇聯的1/10。1960年，蘇聯和美國都掌握了衛星回收技術。1961年4月12日，蘇聯發射了第一顆載人飛船，宇航員加加林在太空遨游108分鐘、繞地球一周后安全返回地面。這一創舉標志著人類進入了太空時代。1961年5月，美國總統肯尼迪為了縮短與蘇聯的“空間差距”，提出10年內完成阿波羅登月計劃。1964年8月19日，美國成功地發射了第一顆地球同步靜止軌道通訊衛星，說明火箭—衛星技術又達到了一個新的水平。此后，全球衛星通訊事業發展迅速。

能源是兵家至關重要的“必爭之地”，電源系統是航天器中不可或缺的關鍵系統，上世紀，電源系統約占整個航天器重量的15%~30%，是完成預定任務的前提保證。隨著航天活動進一步開展、航天技術進一步開發利用，對空間電源的要求也越來越高。總的來說，可以歸結為：高可靠性、大功率、輕質量、長壽命、低成本。最初的空間電源，即50年代的空間電源，是移用其他技術的電源，如鋅銀電池、鋅汞電池，只適用于早期小功率、短壽命的衛星。1958年，在蘇聯發射首顆衛星僅1年之后，也就是美國首次展示硅太陽能電池4年后，蘇聯和美國都發射了太陽能電池供電的衛星，這2顆衛星分別是3號衛星和先鋒1號衛星。初期的太陽電池陣為體裝式，各國也都開展了體裝式太陽電池的研制、發射，并持續提升功率，展開式太陽能電池陣應運而生。

到了60年代，載人航天技術和衛星技術進一步突破，硅太陽能-鎘鎳電池、氫-氧燃料電池得到了迅速發展。1962年，貝爾實驗室研發的第一個商業通訊衛星Telstar發射，所用的太陽能電池功率是14瓦。1963年，夏普公司成功生產光伏電池組件，日本在一個燈塔安裝242瓦光伏電池陣列，在當時是世界最大的光伏電池陣列。1964年，宇宙飛船“光輪發射”，安裝了470瓦的光伏陣列。

1965年，美國工程師彼得·格拉舍就在《自然》雜志上發表題為《來自太陽的能源：它的未來》的文章，首次提出了衛星太陽能電站的設想。他認為，最好的辦法是把衛星太陽能發電站建在太空，位于地球同步軌道上。他實際指的是將其建在地球靜止軌道上運行，連續不斷地向生活在地面上的人類提供各方面所要使用的電能。太陽能衛星的設想經過多方論證后，逐步形成了以發電到輸電的一整套方案：先把巨大的太陽能電池板“化整為零”，分期分批地利用航天飛機等空間運載工具，送到離地面幾萬公里高的低地球軌道上，然后組裝成衛星，利用推進器驅動衛星再爬升到地球同步軌道上。衛星上的太陽能收集器碩大無比，長10公里，寬5公里，其上覆蓋有幾十億片太陽能電池片。平板的一端裝有直徑達1000米的微波發射天線，可以轉動，永遠指向地球。太陽能電池發出的電最后匯聚在母線上，送入微波發生器，產生的微波通過波導管從天線逸出，傳向地球。移相器使微波能聚焦成一束密集的波束。從太陽能衛星天線發出的微波，如同手電筒的光柱一樣射向地球，到達地球時“光柱”已能夠覆蓋地球數十公里的面積。地面上接收天線的尺寸更大，為1013平方公里的橢圓形，由無數半波偶極子天線組成。天線接收到從太空射來的微波后，經過二極管整流變換為高壓的直流電或50兆赫的交流電后，再通過高壓輸電網供給用戶。彼得·格拉舍在文章中對衛星太陽能電站的設計提出了以下原則：運行軌道應保證接受面能始終對準太陽，不斷接收能量，傳輸裝置可把能量向任何地點發射；光電轉換應能達到最大的理論效率；傳輸裝置不僅要將電能轉換后送回地面，而且傳輸頻率能滿足大氣吸收量最小的要求；地球接受器能夠以需要的能量密度接收，并且能適時傳輸到用戶那里。顯而易見，這是最為節省能量的創新途徑。為了保證24小時都在工作，應當在同步軌道上布置2個衛星太陽能電站。被航天器運送到地球靜止軌道和通過高超的空間作業技術將其組裝成功的太陽能電池板要足夠大，光電轉換元件要選擇比較成熟的硅光電池，能把太陽能轉化成電能供地球上的人們使用。

70年代，美國將空間電源系統列為五大航天技術發展項目之一，1973年，美國空間站太空實驗室（Skylab）是由太陽能電池供電。1974年，制定了太陽電池十年發展規劃。1978年，美國在劉易斯研究中心舉行了未來空間電源技術研討會。蘇聯在航天技術領域之所以取得眾多成績，與其對空間電源技術的重視有著密不可分的關系。前蘇聯各航天技術設計局有自己的電源系統總體設計隊伍，還有與之相配合的專業電源研究所、從事基礎理論的科研單位和有關的大專院校。因此，蘇聯擁有航天技術所需的不同電源，航天器的設計具有更廣闊的選擇空間。為減輕太陽電池陣的重量，單片電池轉換率的提高也成為科研重點。其中，單晶硅太陽能電池價格便宜、可靠性高、技術成熟，至今仍是空間電源設計的主要選擇對象。70年代初，其效率為10%~11%，隨后采用了淺結密柵、背板、背反射體、多層減反膜、絨面等工藝技術，使單片效率有所提高。美國的K6型背場電池效率為12.8%，1978年研制的K6-3/4型電池效率達到了13.9%，這兩種都得到了廣泛的應用。1975年，為提高比功率，美國索拉公司研制出0.05毫米厚度的薄電池。另外，砷化鎵太陽電池的轉換效率高、光譜響應特性好、溫度特性好、抗輻射能力強，可作為高效電源的元件，其特點是材料價格貴。美國休斯公司、應用太陽能公司（ASEC）、光譜實驗室和俄羅斯的幾家公司、日本三菱公司等都參與了砷化鎵電池的開發當中。在這個時期，蘇聯發射的月行者-1、-2號上裝有實驗用砷化鎵電池。