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作為科班出身的光伏人，謹(jǐn)以此文向那些為了人類能源可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)自己才智和心血的科學(xué)家，工程師，企業(yè)家，以及所有相關(guān)的人致敬。本文不可作為股票投資參考依據(jù)。資料來自多年整理，積累自業(yè)內(nèi)訪談，學(xué)術(shù)論文，行業(yè)報(bào)告，同行吐槽和網(wǎng)絡(luò)信息。
在過去30年太陽能行業(yè)轟轟烈烈的發(fā)展歷程中，Sunpower不是第一家光伏公司，也不是增長最快的，更不是實(shí)力最強(qiáng)的，但是誰都不可否認(rèn)，他是誰都不可忽視的標(biāo)桿性企業(yè)，他開創(chuàng)了光伏發(fā)電普及的時代。因此回顧它的歷史，也是對太陽能普及時代這三十年的一個見證。本文旨在介紹，這個公司為什么重要，他有什么樣的地位，他對光伏行業(yè)乃至能源行業(yè)產(chǎn)生了什么樣的影響。
要想知道什么是光伏，一切都要從1905年說起。
1905年初春的瑞士依舊很冷。在伯爾尼街頭的咖啡館里面，一張桌子上擺著四篇論文。一個頭發(fā)蓬亂的年輕人一口一口的喝完手中的咖啡，拿起最上面一篇看了看，放到信封里寄給了德國物理學(xué)報(bào)。后來他因?yàn)檫@篇文章拿到柏林大學(xué)物理系教授教職并且獲得1921年諾貝爾獎。這個年輕人的名字叫艾爾伯特愛因斯坦，他的這篇論文叫《光的發(fā)生和轉(zhuǎn)化分析》。他當(dāng)時還沒有意識到，這個發(fā)現(xiàn)在20世紀(jì)80年代給世界帶來了一場能源革命。
自從1839年法國攝影師，工程師Alexandre發(fā)現(xiàn)光照通過特殊材料會產(chǎn)生電流以來，人們一直對神秘的光電效應(yīng)充滿了好奇。直到1905年這其中的原理才被愛因斯坦利用量子理論解釋清楚：光子和電子作為粒子其能量是可以進(jìn)行離散式的交換的。其量級是一個最小值的整數(shù)倍。
這一偉大的發(fā)現(xiàn)讓剛剛進(jìn)入電氣時代的人類社會激動不已，尤其是學(xué)界和工業(yè)界。長期以來基于卡諾循環(huán)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)慢慢占據(jù)了整個世界。已經(jīng)有不少富有遠(yuǎn)見卓識的物理學(xué)家和發(fā)明家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，化石燃料(間接太陽能)對人類能源需求的支撐時間尺度是無法和直接利用太陽能能相比的。而如果利用光生伏打效應(yīng)導(dǎo)出電流，就可以得到及其理想的能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。
然而，這一理想讓學(xué)界和工業(yè)界努力了50年。
1953年的新澤西的夏天永遠(yuǎn)是那么的涼爽。在貝爾實(shí)驗(yàn)室一間毫不起眼的辦公室里，有個身材瘦長的中年人盯著一塊黑板很久了。他的名字叫Gerald Pearson，研究光伏效應(yīng)已經(jīng)有5年了。那個年代這個研究課題可不新鮮，畢竟愛因斯坦先生的文章已經(jīng)廣為傳播，誰都想做出一些有實(shí)用前景的東西。和其他人不一樣的是，Gerald對在新的系統(tǒng)里觀察光伏效應(yīng)沒有什么興趣，他認(rèn)為真正有意義的研究是實(shí)際的應(yīng)用。根據(jù)他過去5年的研究結(jié)果，在半導(dǎo)體里面獲得的光伏效應(yīng)才可以穩(wěn)定輸出電功率，而地殼中含量第二名的硅元素正是新興的半導(dǎo)體行業(yè)中最常用的材料。因此使用硅材料的太陽能電池成為他的研究重心。幾個月前剛剛拜訪過愛因斯坦，老人家已經(jīng)頑疾纏身，長年專注大一統(tǒng)理論的研究。不過最終他還是告訴Gerald說：想想普朗克，布洛赫，想想布里淵。他們的研究對你會有幫助的?；氐睫k公室，Gerald和他的老同事William Shockley經(jīng)過簡單的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)硅太陽能電池的效率理論極限高達(dá)29%，鋪滿亞利桑那一半的沙漠就可以給全球供電。(后來Shockley和Han Queisser進(jìn)一步推導(dǎo)單結(jié)太陽能電池理論極限為33.7%)這一結(jié)果更加增進(jìn)了Gerald的信心。
那個時代大家對2維襯底的均勻半導(dǎo)體摻雜還不是很熟練，這樣的大面積功率器件很不好制造。Gerald苦思良久，使用了furnace diffusion的方法，高溫將P,N雜質(zhì)通過氣相擴(kuò)散摻入2寸硅片，獲得了高質(zhì)量的大面積PN結(jié)。終于在1954年作出世界上第一片基于硅半導(dǎo)體的太陽能電池，獲得了6%的光電轉(zhuǎn)換效率。而在這之前，所有的太陽能電池效率都無法超過0.5%。14年之后，Gerald的師侄Bob Noyce使用了類似的辦法作出2維邏輯電路，降低了印刷電路成本，創(chuàng)立了一家公司叫英特爾。
這一進(jìn)步無疑是在黑暗中的一道閃電，突然大家都有了前進(jìn)的方向。于是美國人，蘇聯(lián)人，日本人和法國人紛紛加入這一行列，太陽能電池效率從1957年的6%一路上揚(yáng)到70年到中后期的14%。
然而真正的富有遠(yuǎn)見的人是Gerald，他知道，問題還很多，距離實(shí)用還很遠(yuǎn)。于是他辭掉了貝爾實(shí)驗(yàn)室舒適的工作，搬到了西海岸，在斯坦福大學(xué)當(dāng)起了教授，專注于研究硅太陽能電池的商用化研究。
斯坦福大學(xué)是個藏龍臥虎的地方。在1960年加入后Gerald又招聘了James Meindl教授。兩位世界二次工業(yè)革命浪潮中的工程師家庭出身的背景使得他們對理論和相關(guān)技術(shù)開發(fā)實(shí)用性的結(jié)合異常敏感，對漂亮的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)推演都有一種天生的洞察力和穿透力。他們在太陽能光伏技術(shù)方面的研究合作更把這個技術(shù)向?qū)嵱没七M(jìn)了一大步。
1969-70年兩位老師招收了兩個學(xué)生：TJ Rodgers和Bob Swanson。TJ是個大個子+運(yùn)動狂，看問題直奔主題從不拖泥帶水;而Bob則是一副學(xué)者風(fēng)范，善于深挖物理圖像，分析探討問題韌性十足。兩位同學(xué)當(dāng)時研究的是類似的問題： 電子電路越來越復(fù)雜，如何改進(jìn)工藝做出功耗更低或者說能量利用效率更高的電子器件呢?大方向上，集成電路(Integrated Circuit)看起來是個答案，但是這個答案沒有給大家任何具體操作的方向。
兩位同學(xué)的興趣側(cè)重不同，TJ專注于邏輯器件，如SRAM, EEPROM等。而Bob則一直專注于老師Gerald一生的熱愛：硅基太陽能電池。那個年代，大部分硅基半導(dǎo)體的前端工藝和封裝理論都在慢慢成熟。摻雜，光刻，絕緣層，Metallization都已經(jīng)漸漸不是問題。因此TJ漸入佳境，在Gerald，James和師伯William Shockley的指導(dǎo)下做出一系列優(yōu)秀的可商用技術(shù)。為計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度提升作出了重大貢獻(xiàn)。
然而，他的師兄Bob遇到了很多困難。因?yàn)榇蟛糠止杌雽?dǎo)體器件和工藝設(shè)計(jì)的方向都是高集成和低功率的方向，而太陽能電池作為功率半導(dǎo)體器件，不太容易被CMOS工藝的進(jìn)步所幫助。有些看上去可用的工藝如果應(yīng)用在太陽能電池上只能是個成本噩夢，無法實(shí)用。
1975年間，合作了5年多的師兄弟各奔前程。TJ去工業(yè)界，Bob留在斯坦福當(dāng)教授。臨走的時候TJ說：“Bob，你在做一件困難但是偉大的事情，如果將來需要我?guī)椭?，給我打電話。”
而這一個電話，26年之后才響。
75年-85年是硅谷蓬勃發(fā)展繼而震驚世界的年代。一群帶著啤酒瓶底眼鏡的書呆子們帶大家進(jìn)入了第三次工業(yè)革命。TJ在加入一間半導(dǎo)體公司工作數(shù)年后自己創(chuàng)立Cypress Semiconductor專功集成電路配件已經(jīng)賺得盆滿缽滿名動天下。
而Bob還在斯坦福安安靜靜的做教授，他的收獲雖然不小，但是知道的人并不多。他已經(jīng)明白了硅基太陽能板成本居高不下效率離理論值相去甚遠(yuǎn)的主要原因主要在器件設(shè)計(jì)和后端封裝工藝，比如電連接結(jié)構(gòu)，比如面板和背板玻璃，比如大面積功率器件的current crowding問題。
85年的時候Bob心中醞釀了15年的光伏發(fā)展圖景終于基本成型：
1. 未來世界100-200年之內(nèi)，最可持續(xù)的發(fā)電方式是光伏。煤炭，柴油，天然氣快燒完的時候，光伏是最可靠最可持續(xù)最容易獲取的能源。(即使在化石燃料沒燒完的時候，開采成本和難度也是越來越高)
2. 光伏發(fā)電今天(1985年)90%的挑戰(zhàn)在于成本.1975年的時候一瓦太陽能板的成本約為100美金。這個成本必須在30年內(nèi)降下來，最靠譜的辦法是技術(shù)進(jìn)步改善工藝成本，產(chǎn)品效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3. 技術(shù)進(jìn)步首先發(fā)生在前端工藝，慢慢過渡到后端，最終在系統(tǒng)產(chǎn)生創(chuàng)新。
那一年，Bob接受了能源部的研究基金，做出了自己20%效率的太陽能電池樣品，成立了一間公司叫SunPower。然后他寫了兩封信給自己的恩師James和Gerald：“我要推動世界普及光伏發(fā)電。”
這句話20年后被另一個人引用了一次，他的名字叫Elon Musk。他那一年辦了另一家太陽能公司叫做SolarCity。
85-86年剛出道的Bob并不順利。集成電路半導(dǎo)體的發(fā)展已經(jīng)成為了美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱和未來希望。當(dāng)年的里根總統(tǒng)更是深紅陣營中的強(qiáng)力領(lǐng)導(dǎo)人，他對石油之外的能源沒有半毛錢興趣。1986年甚至拆除了白宮屋頂?shù)奶柲茈姵匕?。Bob在硅谷找了一圈風(fēng)險(xiǎn)投資人，大家聽到太陽能這個名詞都問：這是能給你免費(fèi)熱水洗澡的技術(shù)么?風(fēng)投不成就去找曾經(jīng)支持太陽能研發(fā)和商用化的石油公司，BP，Chevron，Mobil, Shell等等。很可惜，這些公司叢70年代的石油危機(jī)中恢復(fù)過來，頗有些好了傷疤忘了痛的感覺。感覺當(dāng)年的研發(fā)完全是浪費(fèi)錢。因此，同樣一份商業(yè)計(jì)劃書，改了又改，靜靜的在Bob的辦公桌抽屜里面放了3年。
功夫不負(fù)有心人，只要努力堅(jiān)持總有人能賞識。到了1990年終于獲得風(fēng)險(xiǎn)投資公司AVI的投資，并且拿到了美國電力研究院和能源部的合作合同，共同研發(fā)高性能太陽能電池。
根據(jù)Bob過去的積累，他總結(jié)出來了類似于摩爾定律的光伏Swanson定律：光伏電池的成本在產(chǎn)量每上升3倍的時候會下降20%。在1977年的時候，他的樣品成本為每瓦77.67美金。而Bob堅(jiān)定的認(rèn)為，這一定律的驅(qū)動是技術(shù)進(jìn)步，也就是說他要做質(zhì)量最好技術(shù)最先進(jìn)的產(chǎn)品。為了達(dá)到這一點(diǎn)，他考慮了如下幾個問題：
1. 光伏電池為了最大吸光，一定要使用背電極。這樣表面就不會有連接線擋住陽光，提高單位吸光面積
2. 表面光學(xué)處理，降低產(chǎn)品反射率，提高吸光率
3. 反面鍍膜減少透射率
4. 使用最好的單晶硅片，減少雜志和缺陷，提高電流提取效率
5. 高質(zhì)量絕緣層防止電子空穴對的耦合
很快，公司在92年就做出了接近17%的高效率，脫離了手工作坊的狀態(tài)，招了20個人，買進(jìn)了不少半導(dǎo)體行業(yè)退休下來的自動化設(shè)備。擁有了一套小型量產(chǎn)生產(chǎn)線。然后，他的成本還在50美金一瓦。根據(jù)計(jì)算，如果給別人家里安裝，一度電成本相當(dāng)于3-4美金。而當(dāng)時市電均價為6美分以下。看起來離大規(guī)模普及還有不少距離。
“隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本最終會降下來的!”Gerald老師20年前的話語時常在耳邊回響。是呀，我要堅(jiān)持下去!
90年代中期世界經(jīng)歷了歷史上最瘋狂的石油價格飆升，越來越多的國家開始研究太陽能電池的特性。歐美很多政府和研究機(jī)構(gòu)開始購買sunpower的產(chǎn)品，進(jìn)行發(fā)電效應(yīng)的測試。公司接了一個又一個研究項(xiàng)目，收入慢慢流入，Bob開始不停地升級設(shè)備，提高產(chǎn)能，同時繼續(xù)研發(fā)，降低成本。1993年Sunpower和本田公司合作的太陽能電動車在澳大利亞拉力賽中獲得冠軍，超過第二名1整天的時間。97年，美國探路者(300005)太陽能驅(qū)動飛行器使用了和Sunpower合作開發(fā)的太陽能板。2001年，和NASA合作開發(fā)的Helios飛行棋飛到了3萬3千多米的高空，Sunpower的技術(shù)，已經(jīng)站在了世界之巔。
然而，公司的現(xiàn)金已經(jīng)不多了。
為了讓公司找到可持續(xù)發(fā)展之路，整個90年代Bob嘗試了各種辦法，研發(fā)聚光太陽能組件，紅外探測設(shè)備等等。很快他就發(fā)現(xiàn)，這些市場都不是他擅長的，最靠譜的還是專注的做太陽能市場。在太陽能市場中，他自然而然的想到了和NASA合作衛(wèi)星裝載的太陽能電池，然而很快就被Boeing Spectral lab的高效太陽能電池所打敗。
在持續(xù)10年的不斷嘗試和堅(jiān)持中，Bob痛苦的意識到，真正能讓公司成長的還是自己原有的vision：民用太陽能發(fā)電。而自己應(yīng)該專注于這個方向。然而，2000年初的成本雖然下降到10-15美金一瓦，但是還不足以做到和市電競爭。出路到底在哪里?在這個時候，Bob想起了自己的師弟TJ Rodgers。
2001年的TJ已非當(dāng)年的吳下阿蒙。他已經(jīng)一躍成為身家過億的成功企業(yè)家，半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)軍人物。這年的冬天他接到了師兄Bob那個讓他等待了26年的電話。兩人一聊，讓TJ激動不已。他發(fā)現(xiàn)太陽能技術(shù)在師兄手上已經(jīng)發(fā)展得如此成熟，大規(guī)模生產(chǎn)僅僅是欠缺臨門一腳。他告訴師兄，只需要將產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)大20-50倍，就可以將成本大幅度下降到1美金以下了。于是，他帶著一份完整的商業(yè)計(jì)劃書來找自己公司Cypress Semiconductor的董事會，希望說服董事會投資Sunpower。然而，董事會不相信Bob能夠?qū)a(chǎn)品成本從15美金降到1美金。見到這種情況，TJ毫不猶豫，馬上寫了一張75萬美金的支票投資給Sunpower。而這個時候，據(jù)說Sunpower的現(xiàn)金只夠支持不到5個月公司運(yùn)營。有了這75萬美金，Bob成功的將原來只能用于小規(guī)模量產(chǎn)的工藝改進(jìn)，去掉了那些大規(guī)模量產(chǎn)的限制工藝，學(xué)會了犧牲暫時的產(chǎn)品性能來專注大規(guī)模生產(chǎn)。等到2002年他再次和TJ出現(xiàn)在Cypress Semiconductor董事會面前的時候，他們的全套工藝獲得了董事會的贊賞，獲得了8百萬美金的投資。第一條生產(chǎn)線出來的時候終于越過了10美金一瓦的歷史性門檻。
2003年，Bob邀請Silicon Light Machine (Cypress Semi光學(xué)分公司)CEO，德國人Tom Werner 擔(dān)任公司CEO，自己退居二線專管大方向，而Tom Werner主要負(fù)責(zé)將公司產(chǎn)品成本進(jìn)一步壓縮。
2004年為了達(dá)到壓縮成本的目的，公司第一個亞洲分工廠在菲律賓開張，出廠產(chǎn)品成本降至5-6美金一瓦。這一年也是歐洲光伏市場啟動的元年。處于石油價格失控般的瘋長，歐洲國家紛紛推出了激進(jìn)的光伏政策，尤其是德國和意大利。這一年Sunpower在歐洲的第一家光伏電站在德國巴伐利亞州上線。
2005年公司上市，成為美國資本市場的光伏標(biāo)桿企業(yè)。
2007年，在菲律賓建成第二條生產(chǎn)線，收購太陽能行業(yè)下游企業(yè)PowerLight成為半垂直一體化的光伏企業(yè)。
2008年，光電池效率達(dá)到23.4%創(chuàng)下晶硅太陽能電池世界紀(jì)錄。
到此為止，似乎公司走上了一條康莊大道，有了一個完美的結(jié)局。然而并非如此。前三年冒起的中國數(shù)家多晶硅公司尚德，英利和天合使用低純度P型多晶硅正面布線法做出來的產(chǎn)品有著強(qiáng)大的成本優(yōu)勢。而這個時候的歐洲開始進(jìn)入政府補(bǔ)貼驅(qū)動的大規(guī)模光伏安裝時代。在一波波光伏電站安裝的浪潮中，成本，自然成了首要考慮的問題。眼看著歐美市場被來自中國的對手慢慢蠶食，公司2010之后連續(xù)虧損，現(xiàn)金再次見底，又到了生死存亡的時候。過去20多年反復(fù)遇到的生存問題，再一次擺在Bob和Tom兩人面前。
2012年，法國石油公司Total宣布入股Sunpower 66%，并且支持公司進(jìn)一步研發(fā)，改進(jìn)技術(shù)以降低成本，提高質(zhì)量。
2013年，公司業(yè)務(wù)全面增長，成本進(jìn)一步下降，毛利進(jìn)一步上升，自2010年以來首度扭虧為盈，股票價格4塊左右回到30美金。
Bob此時也長期退居二線，回到學(xué)校做一些研究和演講。
作為Gerald的徒孫和Bob的師侄，我有幸數(shù)次和Bob見面，聽他講述Sunpower的故事。上次見到他的時候不禁好奇問到：你為什么選擇如此困難的光伏行業(yè)還能堅(jiān)持下來?是誰在激勵你影響你?
Bob說，我一直記得師叔Gerald說過的一些話。他說，光伏事業(yè)是如此的意義重大(meaningful)和激動人心(exciting)，讓我想到，如果我死的那一刻還能做光伏研究，才是人生最大的幸福。
再次向?yàn)槠占肮夥茉醋龀鲐暙I(xiàn)的先驅(qū)們致以最高的敬意。
在過去30年太陽能行業(yè)轟轟烈烈的發(fā)展歷程中，Sunpower不是第一家光伏公司，也不是增長最快的，更不是實(shí)力最強(qiáng)的，但是誰都不可否認(rèn)，他是誰都不可忽視的標(biāo)桿性企業(yè)，他開創(chuàng)了光伏發(fā)電普及的時代。因此回顧它的歷史，也是對太陽能普及時代這三十年的一個見證。本文旨在介紹，這個公司為什么重要，他有什么樣的地位，他對光伏行業(yè)乃至能源行業(yè)產(chǎn)生了什么樣的影響。
要想知道什么是光伏，一切都要從1905年說起。
1905年初春的瑞士依舊很冷。在伯爾尼街頭的咖啡館里面，一張桌子上擺著四篇論文。一個頭發(fā)蓬亂的年輕人一口一口的喝完手中的咖啡，拿起最上面一篇看了看，放到信封里寄給了德國物理學(xué)報(bào)。后來他因?yàn)檫@篇文章拿到柏林大學(xué)物理系教授教職并且獲得1921年諾貝爾獎。這個年輕人的名字叫艾爾伯特愛因斯坦，他的這篇論文叫《光的發(fā)生和轉(zhuǎn)化分析》。他當(dāng)時還沒有意識到，這個發(fā)現(xiàn)在20世紀(jì)80年代給世界帶來了一場能源革命。
自從1839年法國攝影師，工程師Alexandre發(fā)現(xiàn)光照通過特殊材料會產(chǎn)生電流以來，人們一直對神秘的光電效應(yīng)充滿了好奇。直到1905年這其中的原理才被愛因斯坦利用量子理論解釋清楚：光子和電子作為粒子其能量是可以進(jìn)行離散式的交換的。其量級是一個最小值的整數(shù)倍。
這一偉大的發(fā)現(xiàn)讓剛剛進(jìn)入電氣時代的人類社會激動不已，尤其是學(xué)界和工業(yè)界。長期以來基于卡諾循環(huán)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)慢慢占據(jù)了整個世界。已經(jīng)有不少富有遠(yuǎn)見卓識的物理學(xué)家和發(fā)明家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，化石燃料(間接太陽能)對人類能源需求的支撐時間尺度是無法和直接利用太陽能能相比的。而如果利用光生伏打效應(yīng)導(dǎo)出電流，就可以得到及其理想的能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。
然而，這一理想讓學(xué)界和工業(yè)界努力了50年。
1953年的新澤西的夏天永遠(yuǎn)是那么的涼爽。在貝爾實(shí)驗(yàn)室一間毫不起眼的辦公室里，有個身材瘦長的中年人盯著一塊黑板很久了。他的名字叫Gerald Pearson，研究光伏效應(yīng)已經(jīng)有5年了。那個年代這個研究課題可不新鮮，畢竟愛因斯坦先生的文章已經(jīng)廣為傳播，誰都想做出一些有實(shí)用前景的東西。和其他人不一樣的是，Gerald對在新的系統(tǒng)里觀察光伏效應(yīng)沒有什么興趣，他認(rèn)為真正有意義的研究是實(shí)際的應(yīng)用。根據(jù)他過去5年的研究結(jié)果，在半導(dǎo)體里面獲得的光伏效應(yīng)才可以穩(wěn)定輸出電功率，而地殼中含量第二名的硅元素正是新興的半導(dǎo)體行業(yè)中最常用的材料。因此使用硅材料的太陽能電池成為他的研究重心。幾個月前剛剛拜訪過愛因斯坦，老人家已經(jīng)頑疾纏身，長年專注大一統(tǒng)理論的研究。不過最終他還是告訴Gerald說：想想普朗克，布洛赫，想想布里淵。他們的研究對你會有幫助的?；氐睫k公室，Gerald和他的老同事William Shockley經(jīng)過簡單的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)硅太陽能電池的效率理論極限高達(dá)29%，鋪滿亞利桑那一半的沙漠就可以給全球供電。(后來Shockley和Han Queisser進(jìn)一步推導(dǎo)單結(jié)太陽能電池理論極限為33.7%)這一結(jié)果更加增進(jìn)了Gerald的信心。
那個時代大家對2維襯底的均勻半導(dǎo)體摻雜還不是很熟練，這樣的大面積功率器件很不好制造。Gerald苦思良久，使用了furnace diffusion的方法，高溫將P,N雜質(zhì)通過氣相擴(kuò)散摻入2寸硅片，獲得了高質(zhì)量的大面積PN結(jié)。終于在1954年作出世界上第一片基于硅半導(dǎo)體的太陽能電池，獲得了6%的光電轉(zhuǎn)換效率。而在這之前，所有的太陽能電池效率都無法超過0.5%。14年之后，Gerald的師侄Bob Noyce使用了類似的辦法作出2維邏輯電路，降低了印刷電路成本，創(chuàng)立了一家公司叫英特爾。
這一進(jìn)步無疑是在黑暗中的一道閃電，突然大家都有了前進(jìn)的方向。于是美國人，蘇聯(lián)人，日本人和法國人紛紛加入這一行列，太陽能電池效率從1957年的6%一路上揚(yáng)到70年到中后期的14%。
然而真正的富有遠(yuǎn)見的人是Gerald，他知道，問題還很多，距離實(shí)用還很遠(yuǎn)。于是他辭掉了貝爾實(shí)驗(yàn)室舒適的工作，搬到了西海岸，在斯坦福大學(xué)當(dāng)起了教授，專注于研究硅太陽能電池的商用化研究。
斯坦福大學(xué)是個藏龍臥虎的地方。在1960年加入后Gerald又招聘了James Meindl教授。兩位世界二次工業(yè)革命浪潮中的工程師家庭出身的背景使得他們對理論和相關(guān)技術(shù)開發(fā)實(shí)用性的結(jié)合異常敏感，對漂亮的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)推演都有一種天生的洞察力和穿透力。他們在太陽能光伏技術(shù)方面的研究合作更把這個技術(shù)向?qū)嵱没七M(jìn)了一大步。
1969-70年兩位老師招收了兩個學(xué)生：TJ Rodgers和Bob Swanson。TJ是個大個子+運(yùn)動狂，看問題直奔主題從不拖泥帶水;而Bob則是一副學(xué)者風(fēng)范，善于深挖物理圖像，分析探討問題韌性十足。兩位同學(xué)當(dāng)時研究的是類似的問題： 電子電路越來越復(fù)雜，如何改進(jìn)工藝做出功耗更低或者說能量利用效率更高的電子器件呢?大方向上，集成電路(Integrated Circuit)看起來是個答案，但是這個答案沒有給大家任何具體操作的方向。
兩位同學(xué)的興趣側(cè)重不同，TJ專注于邏輯器件，如SRAM, EEPROM等。而Bob則一直專注于老師Gerald一生的熱愛：硅基太陽能電池。那個年代，大部分硅基半導(dǎo)體的前端工藝和封裝理論都在慢慢成熟。摻雜，光刻，絕緣層，Metallization都已經(jīng)漸漸不是問題。因此TJ漸入佳境，在Gerald，James和師伯William Shockley的指導(dǎo)下做出一系列優(yōu)秀的可商用技術(shù)。為計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度提升作出了重大貢獻(xiàn)。
然而，他的師兄Bob遇到了很多困難。因?yàn)榇蟛糠止杌雽?dǎo)體器件和工藝設(shè)計(jì)的方向都是高集成和低功率的方向，而太陽能電池作為功率半導(dǎo)體器件，不太容易被CMOS工藝的進(jìn)步所幫助。有些看上去可用的工藝如果應(yīng)用在太陽能電池上只能是個成本噩夢，無法實(shí)用。
1975年間，合作了5年多的師兄弟各奔前程。TJ去工業(yè)界，Bob留在斯坦福當(dāng)教授。臨走的時候TJ說：“Bob，你在做一件困難但是偉大的事情，如果將來需要我?guī)椭?，給我打電話。”
而這一個電話，26年之后才響。
75年-85年是硅谷蓬勃發(fā)展繼而震驚世界的年代。一群帶著啤酒瓶底眼鏡的書呆子們帶大家進(jìn)入了第三次工業(yè)革命。TJ在加入一間半導(dǎo)體公司工作數(shù)年后自己創(chuàng)立Cypress Semiconductor專功集成電路配件已經(jīng)賺得盆滿缽滿名動天下。
而Bob還在斯坦福安安靜靜的做教授，他的收獲雖然不小，但是知道的人并不多。他已經(jīng)明白了硅基太陽能板成本居高不下效率離理論值相去甚遠(yuǎn)的主要原因主要在器件設(shè)計(jì)和后端封裝工藝，比如電連接結(jié)構(gòu)，比如面板和背板玻璃，比如大面積功率器件的current crowding問題。
85年的時候Bob心中醞釀了15年的光伏發(fā)展圖景終于基本成型：
1. 未來世界100-200年之內(nèi)，最可持續(xù)的發(fā)電方式是光伏。煤炭，柴油，天然氣快燒完的時候，光伏是最可靠最可持續(xù)最容易獲取的能源。(即使在化石燃料沒燒完的時候，開采成本和難度也是越來越高)
2. 光伏發(fā)電今天(1985年)90%的挑戰(zhàn)在于成本.1975年的時候一瓦太陽能板的成本約為100美金。這個成本必須在30年內(nèi)降下來，最靠譜的辦法是技術(shù)進(jìn)步改善工藝成本，產(chǎn)品效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3. 技術(shù)進(jìn)步首先發(fā)生在前端工藝，慢慢過渡到后端，最終在系統(tǒng)產(chǎn)生創(chuàng)新。
那一年，Bob接受了能源部的研究基金，做出了自己20%效率的太陽能電池樣品，成立了一間公司叫SunPower。然后他寫了兩封信給自己的恩師James和Gerald：“我要推動世界普及光伏發(fā)電。”
這句話20年后被另一個人引用了一次，他的名字叫Elon Musk。他那一年辦了另一家太陽能公司叫做SolarCity。
85-86年剛出道的Bob并不順利。集成電路半導(dǎo)體的發(fā)展已經(jīng)成為了美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱和未來希望。當(dāng)年的里根總統(tǒng)更是深紅陣營中的強(qiáng)力領(lǐng)導(dǎo)人，他對石油之外的能源沒有半毛錢興趣。1986年甚至拆除了白宮屋頂?shù)奶柲茈姵匕?。Bob在硅谷找了一圈風(fēng)險(xiǎn)投資人，大家聽到太陽能這個名詞都問：這是能給你免費(fèi)熱水洗澡的技術(shù)么?風(fēng)投不成就去找曾經(jīng)支持太陽能研發(fā)和商用化的石油公司，BP，Chevron，Mobil, Shell等等。很可惜，這些公司叢70年代的石油危機(jī)中恢復(fù)過來，頗有些好了傷疤忘了痛的感覺。感覺當(dāng)年的研發(fā)完全是浪費(fèi)錢。因此，同樣一份商業(yè)計(jì)劃書，改了又改，靜靜的在Bob的辦公桌抽屜里面放了3年。
功夫不負(fù)有心人，只要努力堅(jiān)持總有人能賞識。到了1990年終于獲得風(fēng)險(xiǎn)投資公司AVI的投資，并且拿到了美國電力研究院和能源部的合作合同，共同研發(fā)高性能太陽能電池。
根據(jù)Bob過去的積累，他總結(jié)出來了類似于摩爾定律的光伏Swanson定律：光伏電池的成本在產(chǎn)量每上升3倍的時候會下降20%。在1977年的時候，他的樣品成本為每瓦77.67美金。而Bob堅(jiān)定的認(rèn)為，這一定律的驅(qū)動是技術(shù)進(jìn)步，也就是說他要做質(zhì)量最好技術(shù)最先進(jìn)的產(chǎn)品。為了達(dá)到這一點(diǎn)，他考慮了如下幾個問題：
1. 光伏電池為了最大吸光，一定要使用背電極。這樣表面就不會有連接線擋住陽光，提高單位吸光面積
2. 表面光學(xué)處理，降低產(chǎn)品反射率，提高吸光率
3. 反面鍍膜減少透射率
4. 使用最好的單晶硅片，減少雜志和缺陷，提高電流提取效率
5. 高質(zhì)量絕緣層防止電子空穴對的耦合
很快，公司在92年就做出了接近17%的高效率，脫離了手工作坊的狀態(tài)，招了20個人，買進(jìn)了不少半導(dǎo)體行業(yè)退休下來的自動化設(shè)備。擁有了一套小型量產(chǎn)生產(chǎn)線。然后，他的成本還在50美金一瓦。根據(jù)計(jì)算，如果給別人家里安裝，一度電成本相當(dāng)于3-4美金。而當(dāng)時市電均價為6美分以下。看起來離大規(guī)模普及還有不少距離。
“隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本最終會降下來的!”Gerald老師20年前的話語時常在耳邊回響。是呀，我要堅(jiān)持下去!
90年代中期世界經(jīng)歷了歷史上最瘋狂的石油價格飆升，越來越多的國家開始研究太陽能電池的特性。歐美很多政府和研究機(jī)構(gòu)開始購買sunpower的產(chǎn)品，進(jìn)行發(fā)電效應(yīng)的測試。公司接了一個又一個研究項(xiàng)目，收入慢慢流入，Bob開始不停地升級設(shè)備，提高產(chǎn)能，同時繼續(xù)研發(fā)，降低成本。1993年Sunpower和本田公司合作的太陽能電動車在澳大利亞拉力賽中獲得冠軍，超過第二名1整天的時間。97年，美國探路者(300005)太陽能驅(qū)動飛行器使用了和Sunpower合作開發(fā)的太陽能板。2001年，和NASA合作開發(fā)的Helios飛行棋飛到了3萬3千多米的高空，Sunpower的技術(shù)，已經(jīng)站在了世界之巔。
然而，公司的現(xiàn)金已經(jīng)不多了。
為了讓公司找到可持續(xù)發(fā)展之路，整個90年代Bob嘗試了各種辦法，研發(fā)聚光太陽能組件，紅外探測設(shè)備等等。很快他就發(fā)現(xiàn)，這些市場都不是他擅長的，最靠譜的還是專注的做太陽能市場。在太陽能市場中，他自然而然的想到了和NASA合作衛(wèi)星裝載的太陽能電池，然而很快就被Boeing Spectral lab的高效太陽能電池所打敗。
在持續(xù)10年的不斷嘗試和堅(jiān)持中，Bob痛苦的意識到，真正能讓公司成長的還是自己原有的vision：民用太陽能發(fā)電。而自己應(yīng)該專注于這個方向。然而，2000年初的成本雖然下降到10-15美金一瓦，但是還不足以做到和市電競爭。出路到底在哪里?在這個時候，Bob想起了自己的師弟TJ Rodgers。
2001年的TJ已非當(dāng)年的吳下阿蒙。他已經(jīng)一躍成為身家過億的成功企業(yè)家，半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)軍人物。這年的冬天他接到了師兄Bob那個讓他等待了26年的電話。兩人一聊，讓TJ激動不已。他發(fā)現(xiàn)太陽能技術(shù)在師兄手上已經(jīng)發(fā)展得如此成熟，大規(guī)模生產(chǎn)僅僅是欠缺臨門一腳。他告訴師兄，只需要將產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)大20-50倍，就可以將成本大幅度下降到1美金以下了。于是，他帶著一份完整的商業(yè)計(jì)劃書來找自己公司Cypress Semiconductor的董事會，希望說服董事會投資Sunpower。然而，董事會不相信Bob能夠?qū)a(chǎn)品成本從15美金降到1美金。見到這種情況，TJ毫不猶豫，馬上寫了一張75萬美金的支票投資給Sunpower。而這個時候，據(jù)說Sunpower的現(xiàn)金只夠支持不到5個月公司運(yùn)營。有了這75萬美金，Bob成功的將原來只能用于小規(guī)模量產(chǎn)的工藝改進(jìn)，去掉了那些大規(guī)模量產(chǎn)的限制工藝，學(xué)會了犧牲暫時的產(chǎn)品性能來專注大規(guī)模生產(chǎn)。等到2002年他再次和TJ出現(xiàn)在Cypress Semiconductor董事會面前的時候，他們的全套工藝獲得了董事會的贊賞，獲得了8百萬美金的投資。第一條生產(chǎn)線出來的時候終于越過了10美金一瓦的歷史性門檻。
2003年，Bob邀請Silicon Light Machine (Cypress Semi光學(xué)分公司)CEO，德國人Tom Werner 擔(dān)任公司CEO，自己退居二線專管大方向，而Tom Werner主要負(fù)責(zé)將公司產(chǎn)品成本進(jìn)一步壓縮。
2004年為了達(dá)到壓縮成本的目的，公司第一個亞洲分工廠在菲律賓開張，出廠產(chǎn)品成本降至5-6美金一瓦。這一年也是歐洲光伏市場啟動的元年。處于石油價格失控般的瘋長，歐洲國家紛紛推出了激進(jìn)的光伏政策，尤其是德國和意大利。這一年Sunpower在歐洲的第一家光伏電站在德國巴伐利亞州上線。
2005年公司上市，成為美國資本市場的光伏標(biāo)桿企業(yè)。
2007年，在菲律賓建成第二條生產(chǎn)線，收購太陽能行業(yè)下游企業(yè)PowerLight成為半垂直一體化的光伏企業(yè)。
2008年，光電池效率達(dá)到23.4%創(chuàng)下晶硅太陽能電池世界紀(jì)錄。
到此為止，似乎公司走上了一條康莊大道，有了一個完美的結(jié)局。然而并非如此。前三年冒起的中國數(shù)家多晶硅公司尚德，英利和天合使用低純度P型多晶硅正面布線法做出來的產(chǎn)品有著強(qiáng)大的成本優(yōu)勢。而這個時候的歐洲開始進(jìn)入政府補(bǔ)貼驅(qū)動的大規(guī)模光伏安裝時代。在一波波光伏電站安裝的浪潮中，成本，自然成了首要考慮的問題。眼看著歐美市場被來自中國的對手慢慢蠶食，公司2010之后連續(xù)虧損，現(xiàn)金再次見底，又到了生死存亡的時候。過去20多年反復(fù)遇到的生存問題，再一次擺在Bob和Tom兩人面前。
2012年，法國石油公司Total宣布入股Sunpower 66%，并且支持公司進(jìn)一步研發(fā)，改進(jìn)技術(shù)以降低成本，提高質(zhì)量。
2013年，公司業(yè)務(wù)全面增長，成本進(jìn)一步下降，毛利進(jìn)一步上升，自2010年以來首度扭虧為盈，股票價格4塊左右回到30美金。
Bob此時也長期退居二線，回到學(xué)校做一些研究和演講。
作為Gerald的徒孫和Bob的師侄，我有幸數(shù)次和Bob見面，聽他講述Sunpower的故事。上次見到他的時候不禁好奇問到：你為什么選擇如此困難的光伏行業(yè)還能堅(jiān)持下來?是誰在激勵你影響你?
Bob說，我一直記得師叔Gerald說過的一些話。他說，光伏事業(yè)是如此的意義重大(meaningful)和激動人心(exciting)，讓我想到，如果我死的那一刻還能做光伏研究，才是人生最大的幸福。
再次向?yàn)槠占肮夥茉醋龀鲐暙I(xiàn)的先驅(qū)們致以最高的敬意。
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