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二、落地：探索應用

（20世紀70年代~80年代）

4.全球光伏發展情況

據統計，1977年~1988年，世界光伏發展平均增長率為25%，并在前5年的美國工業生產總銷量中占比近半。

前文寫過，美國在1973年率先制定了政府級的陽光發電計劃,自1974年開始，陸續頒布推動能源可持續發展的相關法令，光伏產業被列入發展優先領域，先后出臺《太陽能研發法令》《太陽能光伏研發示范法令》《能源稅法》《稅收改革法》《能源政策法令》等法令，從發展目標、資金、研發等各個方面支持光伏技術及產業的商業化發展。在1975年~1987年之間，美國共投入6.5億美元、此后平均每年不少于4000美元，用于支持行業發展。1988年，美國太平洋煤氣電力公司等發起了PVUSA計劃，包括電力公司、政府部門、研究單位的19個成員參與其中，正式將光伏發電列入公共電力規劃，定名為Solar2000，目標是到2000年實現太陽電池總產量達到1400兆瓦。更為重要的是，美國各大電力集團還積極參與光伏發電工業的發展，除了PVUSA計劃，13家電力公司自發成立了光伏電力集團（UPXG）。IDAHO電力公司投資500萬美元的光伏供電計劃，美國聯合電力公司（IPC）還實施了光伏并網電站計劃和德克薩斯門托市政公司SMUDPV計劃，紐約電力集團實施了偏僻住戶光伏供電計劃。

德國更是雄心勃勃，在上世紀80年代末持續發布新的光伏計劃，如GTZ的光伏水泵計劃，政府“5000屋頂”計劃以及向世界市場進軍的“ELDURADO”計劃等。西門子公司以其強大的經濟實力買下了當時美國最大（也是世界最大）的太陽電池廠ARCO SOLAR。在1988年，晶體和非晶平板組件在美國的售價為每瓦4美元~7美元，安裝好的系統價格為7美元~15美元，小系統價格偏高。假定系統壽命20年，平均日照較好，運行維修費用較低，則每千瓦時電的電價約為0.3美元~1美元。（當時，大多數美國光電生產線的容量都是5兆瓦，生產率低，不是處于最佳狀態，它們主要是被看作試驗裝置，在擴產后，具有降低成本過半的可能性。）

在這一時期，為了使光伏發電工業穩步發展, 各發達國家都投入了大量資金, 改進電池工藝和開發新型太陽電池, 以降低太陽電池的成本。如英國的BP SOLAR和德國的Telefunken公司買下了澳大利亞馬丁·格林教授的高效單晶硅電池技術，并生產出效率高達18%的太陽電池（采用一般工藝的工業化生產的太陽電池效率僅為12%~14%）；德國的NUKEM公司建起了一條年生產能力達1兆瓦的MIS電池生產線，電池效率達16%，成本降低了30%。

這里要詳細介紹一下BP Solar公司。BP名為British Petroleum，英國石油，是世界上最大的私營企業集團之一。該公司前身是創立于1908年的Anglo-Persian Oil Company盎格魯·波斯石油公司（APOC）。初時業務進展不大，但第一次世界大戰爆發時，英國政府認識到了石油資源的重要性，開始收購該公司股權，該公司也開始向皇家海軍提供燃油。戰后，英國政府已經擁有達51%之股份，并開展在歐洲各地的業務。1931年，該公司并購了當時與其合作從事行銷的殼牌公司，改組出Shell Mex and BP Ltd殼牌麥克斯英國石油公司。不過，公司主要聚焦的波斯灣石油業務，也因伊朗態度的變化而變化。1932年，伊朗曾在戰時撤回對APOC的許可，經過一年談判并承諾更多收益才得以恢復業務。1936年，波斯改成伊朗，該公司亦改名為Anglo-Iranian Oil Company昂格魯-伊朗石油公司（AIOC）。1953年8月，AIOC經歷了伊朗的驅逐后再次回到海外，以40%外資股權方式在伊朗恢復業務，并正式改稱英國石油公司(BP)。上世紀60年代，BP就開始關注美國阿拉斯加和歐洲北海的油源開發。這一創舉在1970年實現量產，使其能夠抗擊后來暴發的石油危機。1970年，公司又并購了美國的俄亥俄標準石油公司，而其對光伏產業的投入也非常值得關注。這是世界上第一個將光伏太空電力轉入地球商用的公司，是80年代末第一個發明低成本硅錠成長制備技術，并使之商業化的公司，是第一個生產半透明屋頂用組件、在光伏中使用線鋸技術、使用熱熔金屬膠形成電極、發明線鏈式發射極沉積設備的公司。在此后的光伏發展歷程中，諸多重要節點都與之相關，留待后文再敘。

在這一時期，各國著力開發的新型太陽能電池還有各種薄膜電池，如非晶硅電池、多晶薄膜電池、碲化鎘CdTe電池、銅銦錫CuInSe電池（簡稱CIS）等。發表在1983年《太陽能》上的《多晶硅太陽電池》一文曾寫到，多晶硅太陽電池制備工藝簡單，成本低，并適于大規模生產（與單晶硅太陽電池相比），已經日益引起人們的重視。不少國家投入了大量的人力和資金對多晶硅太陽電池進行研究，并取得了可喜的進展。美國研制成的多晶硅太陽電池（面積30平方厘米~60平方厘米）的效率已達9.85%，預計近期即可達到11%，批量生產時，每峰瓦可降到0.7美元以下；西德用鑄造多晶硅制成的太陽電池，平均效率高于10%，最高可達15%，其成本比單晶硅太陽能電池低20%~30%。近年來，薄膜多晶硅太陽電池的研究有很大進展。可見，研發未曾止步。

除了在太陽電池上的努力，發達國家還非常重視光伏電池市場的開發。上世紀80年代末的光伏電池市場，主要靠通訊部門和邊遠地區，包括微波中繼站、衛星地面站、農村電話系統、邊遠地區照明、獨立光電站、混合電站系統、光電水泵系統等，大約占太陽電池總用量的62%。其他的民用電器，包括太陽能手表、太陽能計算器、太陽能充電器、便攜式電源等，大約占太陽電池總用量的31%。此外，光伏發電并網系統發展較快，占光伏市場的7%。在這一階段，光伏發電并網系統可以明顯提高電網末端的供電質量，這一結論已經得到廣泛認可。

在這方面，尤其值得一提的是日本。日本是能源匱乏、需求量大的發達國家。上世紀七八十年代，其能源消耗占世界總消耗的5%，是僅次于美國的世界第二大能耗國。能源短缺成為制約其經濟發展的重大因素。上世紀70年代的石油危機讓日本意識到，僅靠傳統能源支撐經濟發展存在諸多不確定性。在石油危機的刺激下，日本政府開始大力發展核能、太陽能、風能等諸多新能源，并出臺了“陽光計劃”和“月光計劃”，從如何開發新能源和節能兩個角度進行了全面規劃，這兩個規劃從1974年7月開始正式公布執行，并取得了顯著的成效。也就是說，從上世紀70年代開始，日本就針對自身實際情況，著手重點開發太陽能等新能源相關的基本技術、輸送、有效利用和儲存等方面問題。

1980年，日本成立國家新能源和產業技術綜合開發機構，負責組織實施太陽能技術的開發應用工作，并投入大量人力物力，依托政府和民間的很多研究院所開展具體研發，以進一步降低生產成本、提高電池效率，同時將著力點放在制取生產多晶硅太陽電池的原材料上，即低成本硅精制工藝的開發，并注意高效率太陽電池以及非晶硅太陽電池制造技術的研究。同時，設立專門的太陽光發電系統的學校和工廠，進行實際應用的教學和實驗研究，其中還尤為注意獨立分散型太陽光發電利用系統以及太陽光發電系統的聯接和控制技術的研究開發。對于集中型大功率太陽光發電系統，日本也給予高度重視。尤其值得一提的是，日本對光伏與建筑相結合表現了很大的熱情。政府資助了一些大學和公司進行開發研究，如三洋電氣公司推出了幾種非晶硅電池與建筑材料相結合的產品，一種是做成曲線形傳統瓦片形狀，每片面積為305平方厘米、輸出功率2.7瓦，價格較昂貴，另一種是長寬為90厘米×35厘米的平板非晶硅電池組件，組件背面有突出的“腳”以便于安裝，一般可作為屋頂材料。該公司還推出了半透明和不透明的非品硅玻璃組件，用于商業建筑的垂直幕墻，其半透明組件的透光率為30％，作為窗戶或天窗材料時還可以減少太陽直射的眩光。這種非晶硅玻璃組件的大小為1．2米×0．37米，高9毫米，重6.4千克。以上光伏組件安裝在三洋電氣公司、Fsukasa電力公司等辦公樓建筑物上。

正是基于持續的相關投入，日本對石油的依賴情況得到了有效改善，從1973年的77%下降到了1989年的57%，初步形成了多渠道的能源供應體制。多晶硅電池的轉換率也從最初（1984年）的12%提升到了17%~18%，低成本的非晶硅電池從最初的2%提升到8%，甚至達到了12%。轉換率在10年內的翻倍，創造了當時世界最高水平。成本也在逐步降低，太陽能電池的模塊成本在1974年為2萬日元/瓦~3萬日元/瓦，在80年代降到了700日元/瓦~1000日元/瓦，接近于柴油發電的成本。在1985年，日本的太陽能電池產量超過美國，達到了1.3萬千瓦，成為世界之最。

在此期間，日本的幾家規模光伏企業也逐步占據重要位置：夏普是日本最早一批參與光伏研發的企業，在單晶硅和非晶硅電池方面、效率方面分別取得世界第一的紀錄，在研判光伏大勢的過程中，公司大力擴張，迅速擴大產能，在隨后的90年代就顯現出無可替代的霸主地位，成為世界第一。京瓷公司從1980年開始生產太陽能產品且首家量產多晶硅電池，1984年建立光伏研發中心，1991年安裝日本首個并網系統。著名的德山公司前身成立于1918年，上世紀70年代末就涉足多晶硅領域，成為日本三大、世界七大巨頭之一；1983年，進入電子化工領域，生產電子工業需要的高純度化學品；1984年建成高純度多晶硅生產廠，開啟了日本和世界德山的多晶硅時代；上世紀90年代繼續擴產，隨后進入世界前三，占世界兩成份額。