太陽能之父預測其未來 - 彭博社

馬丁·格林教授，澳大利亞先進光伏中心主任。

攝影師：安娜·庫塞拉創造世界紀錄。梳理舊電子產品倉庫。從遠方推動中國太陽能產業的發展。這就是馬丁·格林的生活，他是悉尼新南威爾士大學的教授，也是澳大利亞先進光伏中心的主任。

格林在太陽能電池板設計方面的工作使現代太陽能產業成為可能：去年製造的太陽能電池板中有90%基於他的設計。他仍然努力不懈，經常打破新紀錄，追求完美的太陽能電池板。

本週在Zero中，阿克沙特·拉蒂與許多人稱之為“太陽能教父”的人坐下來，親自聽取了這一切是如何發生的，他想要打破的下一個紀錄以及太陽能電池板是否註定要進入太空。

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Akshat Rathi 0:00

歡迎來到Zero，我是Akshat Rathi。本週：紅光子，藍光子和利用陽光賺錢。

當你想到iPhone時，腦海中會浮現一個人：史蒂夫·喬布斯。同樣，對於電動汽車：埃隆·馬斯克的影響很大，儘管這個行業現在已經遠遠超出了他的影響範圍。但是如果我問你關於太陽能電池板，有人會浮現在腦海中嗎？可能不會。儘管它是我們用來減少排放的最具革命性的技術之一。所以我要提出一個候選人：馬丁·格林教授，被稱為太陽能之父。

Martin Green 0:52

在過去的四十年中，我們三次創造了硅電池性能的世界紀錄。去年佔世界產量90%的兩種主要競爭技術起源於我們上世紀80年代的實驗室。

Akshat Rathi 1:11

馬丁·格林是悉尼新南威爾士大學的教授，也是澳大利亞先進光伏中心的主任。我想強調他剛剛説的一點，因為這太驚人了。去年生產的太陽能電池板中有90%是基於他實驗室的發明。馬丁在50多年前的1971年製造了他的第一塊太陽能電池板。那時的行業，如果可以這麼稱呼的話，非常小，但在1973年石油輸出國組織石油危機之後，隨着美國和其他國家尋求減少對進口石油的依賴，這個行業得到了推動。

馬丁·格林 1:50

當時我正在四處尋找研究經費，以啓動一個研究項目。那為像我這樣的學者提供了額外的資金。所以，時機相當不錯。

阿克沙特·拉蒂 2:01

有了這筆錢，馬丁資助了一個簡陋的操作。他在美國的倉庫裏搜尋，並將微電子行業的二手設備運回澳大利亞。在那裏，他和他的團隊會組裝這些設備來製作測試面板。而且這行得通。到了20世紀70年代末，他開始超越NASA的科學家，創造越來越好的太陽能電池 —— 這個時候NASA剛剛將人類送上月球。

馬丁·格林 2:28

我們能夠擊敗所有這些NASA的分包商，這個澳大利亞的小團隊。這讓我們得到了一些國際關注，幫助我們籌集資金。我們在1983年創下了我們的第一個世界紀錄。所以那是一個18%的高效電池。

阿克沙特·拉蒂 2:44

效率是太陽能中的一個重要概念。簡單來説，它衡量了太陽照射在面板上的能量有多少被轉化為可用電力。效率越高，面板從同樣數量的陽光中產生的電力就越多。這很重要，因為面板產生的電力越多，它就越快地回本。而且相對於其他形式的發電，它變得更便宜。雖然一個18%的高效電池聽起來並不那麼了不起，但那是當時的一個里程碑成就。然後，年復一年，馬丁的團隊打破自己的記錄，從1983年到2014年，除了六個月外一直保持着這個記錄。

這是馬丁被稱為太陽能教父的第一個原因。第二個原因是他與中國的聯繫。

馬丁·格林 3:38

特別是我的一個學生，郭正榮博士，懷揣着在中國建立製造業的雄心。我們知道這將是多麼困難，所以我親自試圖勸阻他。幸運的是，我沒有成功，因為如果沒有他繼續前進的決心，我們就不會有現代工業。

阿克沙特·拉蒂 3:57

馬丁負責培訓了數百名中國工程師，他們繼續建設了中國現在擁有的龐大太陽能製造能力。其中包括他剛提到的那位：施正榮，他創立了尚德並在2005年在紐約證券交易所上市時成為世界首富。馬丁的團隊在實驗室中證明的東西，他的學生們繼續在世界各地建設並銷售。他的發明和他的實驗室為這項關鍵的脱碳技術提供了基礎，他仍然充滿活力。因此，在今年夏天我訪問澳大利亞時，我必須與他坐下來親自聽他的故事，他在商業化太陽能方面發揮的關鍵作用，以及他對該行業未來的預測。

阿克沙特·拉蒂 4:49

格林教授，歡迎來到節目。

馬丁·格林 4:51

非常感謝，很高興來到這裏。

阿克沙特·拉蒂 4:53

人們經常稱您為太陽能教父，您在1971年製造了您的第一塊太陽能電池。那時您是否意識到太陽能對世界可能產生的影響？

馬丁·格林 5:06

可能並非如此。我認為在過去的五年裏才清楚地意識到，太陽能將會產生巨大影響，因為這是我們在對抗氣候變化時擁有的最佳武器。所以我們當然沒有想到在1971年會是這種情況。我們認為太陽能可能會有所作為，但並沒有預料到它會成為關鍵。

阿克沙特·拉蒂 5:26

推動太陽能行業的許多發明都來自澳大利亞，通過新南威爾士大學，通過你的工作。是什麼讓澳大利亞成為太陽能大規模進步的中心？

馬丁·格林 5:42

是的，我想是這樣。在過去的四十年中，我們三次創造了硅電池性能的世界紀錄。所以你知道，從上世紀80年代初期一直到最近。當你走在前面，並且團隊中有一批優秀的人才時，保持領先是很容易的，我認為我們一直在努力提出新想法，有些想法得到了回報。所以兩種主要的競爭技術，現在被稱為TOPCon和PERC，去年佔據了世界產量的90%，都起源於我們上世紀80年代的實驗室。所以我們首次提出並展示了這兩種技術，但PERC是第一個產生商業影響的。

阿克沙特·拉蒂 6:24

太陽能電池板由多個電池組成。確切的數量各不相同，但這些電池是魔法發生的地方。馬丁的團隊取得了巨大進步的地方是提高了電池板的效率。馬丁提到了PERC，它代表着背面鈍化發射器和接觸。這是一種在上世紀80年代初在馬丁的實驗室首次開發的電池類型，並在1989年創造了太陽能電池效率的新世界紀錄。簡單地説，PERC電池通過在電池的背面添加反射層來工作，這樣光就會反射回電池中，使更多的光子轉化為電能。儘管這項技術已經接近40年的歷史，但直到2010年代中期才廣泛應用。從那時起，它已經席捲全球，但它的霸主地位已經受到馬丁另一項發明的挑戰：TOPCon。TOPCon代表隧道氧化物鈍化接觸，它有可能更加高效。它為獲得額外效率所做的微小調整太複雜了，甚至比名字還要複雜。直到最近，TOPCon電池的製造成本比PERC更高。但製造技術的進步意味着根據彭博新能源財經的分析，到2024年，TOPCon的產量將超過PERC。

馬丁·格林 7:50

所以現在全球安裝的PERC模塊比人類歷史上所有的太陽能發電總量都要多，這是我喜歡看待這個問題的一種方式。顯然，我們為此感到非常自豪。但看起來下一個將會是TOPCon，這也是起源於我們實驗室的技術。我們優先選擇了PERC，因為它是一種更簡單的製造技術，使我們達到了80年代設定的25%效率目標，並在90年代實現了。所以這兩種技術在本十年的剩餘時間內都將在行業中發揮重要作用。

阿克沙特·拉蒂 8:27

在您實驗室在70年代和80年代製造的太陽能電池中，許多發明直到2010年代才真正商業化。為什麼會這樣？

馬丁·格林 8:47

是的，原因有很多。其中之一是在21世紀之前太陽能行業實際上並不存在。在20世紀，我曾經將其描述為一種精品行業。因此，參與其中的公司，很多都是石油公司，太陽能公司，你知道的，都是他們的公共關係活動的一部分。直到本世紀，行業才真正變得競爭激烈，並從一種精品行業轉變為一個非常競爭激烈的行業，其中每一個可能的優勢對參與公司的成功至關重要。

阿克沙特·拉蒂 9:26

現在很少有人知道，你被稱為“教父”的原因是，你培訓過的許多學生現在正在經營大型中國太陽能公司，或者為大型中國太陽能公司在市場上部署技術。中國如今幾乎佔據了全球近一半的太陽能電池生產。那是如何發生的？

馬丁·格林 9:55

所以，你知道，正如我所説的，在20世紀，這是一個精品行業。實際上，是我那些在世紀之交對中國製造業感興趣的學生們真正創造了現代產業，使太陽能電池在成本、生產量等方面具有競爭力成為現實。但特別是我的一位學生，郭正榮博士，懷揣着在中國建立製造業的雄心，我們知道這將是多麼困難，所以我個人試圖勸阻他。幸運的是我沒有成功，因為如果沒有他繼續前進的決心，我們就不會有現代產業。

Akshat Rathi 10:34

郭正榮的新創業是尚德，成立於2001年，是中國第一家大眾市場太陽能製造商。儘管在那個時候中國已經有了一些小規模的太陽能生產商，但郭利用他在格林實驗室的經驗製造出了更高效、更便宜的面板。他擊敗了競爭對手，幾年來一直是世界上最大的太陽能製造商。

馬丁·格林 11:00

他的進展引起了美國投資銀行的注意。像高盛和摩根士丹利這樣的大銀行是我所知道的兩家對他感興趣的銀行，因為在那個時代，中國股票非常受歡迎。每個人都能看到它發展得非常順利，而事實也確實如此，正榮在2005年上市，僅在生產電池的第三年。他在紐約證券交易所上市，成為2005年最大的技術上市公司。所以，這是一個巨大的成功，郭正榮從當地公司籌集了600萬美元開始他的活動。突然間，通過這次資本募集，公司獲得了4億美元的注資。他仍然擁有大部分公司的股份，因此通過這次上市成為了第一位太陽能億萬富翁。但這真的很重要，因為它引發了一場美國投資銀行的雪崩，他們尋找其他中國公司，可以將其打造成那家第一家成功公司的複製品。當然，也有很多中國公司希望獲得4億美元的意外現金注入。因此，在2005年至2010年間，有10家中國太陽能公司在美國證券交易所上市，包括紐約證券交易所和納斯達克。在那段時期之後的20年裏，這10家公司中有6家仍然是前十大製造商，因此它們幫助構建了這個產業的支柱。

Akshat Rathi 12:30

尚德達到了160億美元的最高估值。但到2013年末，由於積累了數十億美元的債務，同時面臨着來自其他中國太陽能製造商的激烈競爭，紐約證券交易所將該公司摘牌。史正榮被迫辭去董事長職務，該公司於2014年初宣佈破產。如果您想了解更多關於這段動盪時期以及太陽能興衰週期的信息，請收聽我們與彭博新能源財經分析師珍妮·查斯的對話，鏈接在節目説明中。

Akshat Rathi 13:04

現在你提到了創立尚德的史正榮。但你還培養了新南威爾士大學的許多其他學生。

Martin Green 13:12

是的，史正榮的成功促使其他中國公司希望在美國交易所上市，美國投資銀行的盡職調查的一部分是確保他們有接觸到優質技術。因此，由於史正榮來自我們的團隊，從我們的團隊招聘人員成為了確保他們在公司中擔任領先技術角色的優先事項。因此，在那段時間裏我們失去了很多員工，但事實證明這非常重要。因為你知道，有兩件事，它極大地降低了太陽能的成本，現在你可以將其視為氣候變化緩解的可行選擇。它還在中國創造了一個巨大的產業。中國現在正在安裝全球40%的太陽能，這是一個你希望太陽能得到安裝的國家，否則他們將安裝更多的燃煤電廠，這是你最不希望中國做的事情。因此，出於這兩個原因，我們可以為我們能夠以這種方式啓動產業感到自豪。

Akshat Rathi 14:14

這些科學發明可以帶來巨大的利潤。顯然，有很多地方，許多來自大學的企業家從中受益。考慮過從學術界轉向商業嗎？考慮到你可能會得到的回報？

Martin Green 14:33

我創辦了幾家子公司，但我喜歡學術界的職業生涯，因為這是如此有意義。所以我從未動過放棄全職工作去從事公司活動的念頭，儘管我曾擔任過不同公司的研究總監等職務，這些公司都是從我們的團隊中分拆出來的。所以我參與了這個行業，但從未動過扔帽子進入競爭併成為全職工業參與者的念頭。

Akshat Rathi 15:01

過去三十年來，隨着中國經濟的快速增長，中國在世界上的地位也發生了巨大變化。事情有點變得不太好，就這麼説吧。在這段時間裏，你如何看待這一時期，特別是當中國學生來到這裏接受培訓，然後回到中國建立這種製造能力，其他國家現在將其視為威脅。因為他們想要太陽能電池板，但又不想依賴中國。當學生來到澳大利亞這裏接受類似技術的培訓時，你是如何看待這種情況的？

Martin Green 15:38

是的，澳大利亞大學相當依賴中國的海外學生，因為他們佔據了總預算的很大一部分。所以我們不希望他們停止來這裏。但是，隨着當前更具侵略性的中國國際立場，有可能會發生類似的事情。但是，你知道，我們在世紀之交時創立了世界上第一個光伏工程本科學位課程，大約一半的學生來自中國的海外學生。但我認為這對世界來説是一個好結果，因為它為我們提供了廉價的太陽能電池。現在，其他國家也有機會進入太陽能電池製造業。我認為他們永遠無法與中國的成本相匹敵，但成本已經降低到了一個程度，我認為你不需要擁有絕對最低的成本才能與其他可用選項競爭。所以我正在與印度的一家公司合作，試圖幫助他們發展製造業。我認為印度有建立一個可行產業的最好前景，因為他們像中國一樣，真的需要銷售，並且他們非常決心使太陽能電池製造業取得成功。

Akshat Rathi 16:51

嗯，這是一個有趣的表述方式，因為你説，為了太陽能繼續成為一個可行的產業，你實際上並不需要最便宜的電池，你只需要能夠在有需求的地方有效地生產它。

Martin Green 17:07

是的，我認為這是正確的，因為我認為電池的價格已經超過了與其他產品競爭所需的價格。你知道，國際能源署幾年前曾表示，太陽能在某些情況下提供了歷史上最低成本的電力。而且，你知道，電池只會變得更便宜。這種超支可能是必要的，只是為了説服能源行業中更保守的部分，時機已經到來，需要轉變。

Akshat Rathi 17:35

廣告後：馬丁在實驗室的工作是太陽能的最後前沿嗎？還是註定要進入太空？

Akshat Rathi 17:57

你和許多從事太陽能行業的人交往，也認識政府的人。毫無疑問，在看到導致澳大利亞以外地區取得商業成功的工作時，澳大利亞內部肯定會有一種感覺，他們可能錯失了一些東西，可能是在這裏發明的東西，他們本可以從中獲得商業利益？

Martin Green 18:18

嗯，你知道，技術的傳播方式是通過與中國的合資企業。所以是澳大利亞-中國的合資企業。這是新發明被推向市場的正常方式，發明者建立一家公司，然後有人收購他們，發明者從他們的發明中獲利。我的許多前學生因為在中國的合資企業被收購而比我富有得多。但我認為我們在太陽能領域取得的特殊成就，非常低廉的成本和非常活躍、競爭激烈的產業，是由於我們的學生想要在中國建立企業。所以我認為在澳大利亞，你不會發展到與中國相同的規模和體量以及其他方面。我認為認為澳大利亞可以像中國一樣走同樣的道路有點異想天開。美國投資者對在澳大利亞投資的興趣不會像在中國那樣大，因為是中國市場的規模鼓勵了這種投資。與中國相比，澳大利亞市場非常小。

Akshat Rathi 19:29

我們有一位彭博新能源財經分析師，詹妮·查斯，我不知道你是否認識詹妮。

Martin Green 19:35

我很熟悉詹妮，是的。

Akshat Rathi 19:36

詹妮説太陽能製造是一個非常糟糕的生意，因為技術變化如此迅速，甚至在你賺到投資於建造特定類型太陽能電池的設備的錢之前，技術就已經發生了變化，你必須引進新設備，顯然需要進行新的投資。為什麼中國人能夠在如此快節奏的技術環境中盈利呢？

Martin Green 20:06

嗯，這都是我們團隊的錯，因為我的學生們在中國建立了這個行業。他們達到了世界上任何地方都無法匹敵的規模。然後他們在中國所做的一切都降低了成本。因此，我的一些學生過去常常使用一個數字：如果他們從中國購買一件設備，成本將是從歐洲或美國購買的三分之一。現在他們在中國做任何事情。在不同公司之間有很多人員流動，如果他們表現出色，他們會被挖走，所以他們可能只在一家公司呆28個月，然後轉移到下一家公司。這是相當典型的情況。然後所有的設備供應商都在中國，他們非常樂意透露公司競爭對手使用他們設備的情況以及他們是如何做到的。另一件事是，許多中國行業人員都在微信上。我們有500名校友有自己的微信羣。因此，他們討論公司的表現如何等等。信息傳遞的方式使得很難看到其他國家發生同樣程度的情況。這使得每個人都迅速達到最佳實踐水平，並推動整個行業的發展。

Akshat Rathi 21:15

你仍然在進行研究，是什麼讓你繼續前行？

Martin Green 21:19

我想主要原因是我們還沒有完成任務。作為一名學者，你希望將事情推向極限。這就是我們用硅電池所做的事情，我們認為我們已經達到了極限，我們認為1999年達到的25%是你可以實際達到的極限。但你知道，現在我只是在寫一篇論文，並建議行業可以達到28%。硅電池的絕對極限是29.5%。所以，你知道，28%可能是你可以達到的極限，儘管再過10年，我可能會將這個數字上調。但一個單獨的電池… 一個太陽能電池，它有點像一個光子轉換器。一個具有足夠能量的光子將在外部電路中產生一個電子，無論是藍光子還是紅光子，它們仍然會完成相同的工作。

Akshat Rathi 22:08

光子，即撞擊太陽能電池並轉化為電能的微小光包，具有不同的能量水平。藍光子充滿能量，以至於可以讓你曬傷。紅光子能量較低。硅電池非常擅長捕捉紅光子，但不太擅長捕捉藍光子。這意味着很多潛在的電能沒有被產生。Martin的團隊製造了不同材料的電池，這些電池在捕捉藍光子方面要好得多。通過將這些電池堆疊在一起形成所謂的串聯電池，你可以捕捉到兩種類型的光子，並創造出更高效的太陽能電池。

馬丁·格林 22:49

如果你能將一個擅長處理藍光子的電池疊加在硅電池上面，你可以通過專門化電池功能來提高性能。所以你有一個能夠很好處理藍光的電池疊加在硅電池上面，它將捕獲所有藍光子並比硅電池更有效地將它們轉換。然後紅光子會通過到達硅電池，硅電池可以將它們轉換得相當有效。因此，從這個過程中你會得到一個效率提升。

阿克沙特·拉蒂 23:17

這被稱為串聯電池，一個接一個，你構建了世界紀錄的串聯電池？

馬丁·格林 23:23

是的，所以我們有一個串聯轉換器，一個真正的光伏系統，你可以將其放在陽光下而不僅僅是在室內在手電筒下進行測試。但它將光線中的40.6%轉換為電能。所以這目前是任何技術在户外太陽能轉換方面的世界紀錄。而且它有四個電池轉換太陽光譜的不同部分。

阿克沙特·拉蒂 23:51

那種混合不同技術的電池是否有理論上的極限？

馬丁·格林 23:56

是的，在地面太陽光下，理論上的極限是68%。所以我認為我們不會接近那個極限，那可能需要20或30個電池疊加在一起。但是每次疊加到六個電池，你都會獲得效率的提升。而我們展示的40%，我認為是一種相當現實的商業生產目標。這不會很快實現，但也許在未來20年，我們的商業面板將會達到這種效率。

阿克夏特·拉蒂 24:27

你描述的是地面陽光，也就是經過大氣層過濾後到達地表的陽光。你是在暗示我們可以在太空中擁有更高效率的太陽能嗎？

馬丁·格林 24:41

是的，可能不會更高效，因為太空中的光譜略有不同，這是由於經過大氣層過濾而發生的，但太空中的能量更多，而且都來自同一個方向。因此，如果能夠有效地將能量傳回地球，那麼在太空中轉換能量是有一些優勢的。在太空中，你可以實現幾乎全天候獲取電力，接近每天24小時。這就是前往太空的另一個優勢。因此，近年來對這方面的興趣有所復甦。但我認為，太陽能，地面太陽能，將會更便宜。也許沒有真正的必要朝這個方向發展。但是，是的，可能有一些應用場景證明這是一種有效的發電方式。

阿克夏特·拉蒂 25:44

太空中的太陽能電池聽起來像是一個瘋狂的想法，但是背後有一些嚴肅的頭腦。今年四月，歐洲航天局委託進行了兩項關於太空太陽能電池的概念研究，作為其Solaris項目的一部分，結果將在年底前出爐。這並不是太陽能領域唯一正在追求的突破。到目前為止，大部分內容都集中在硅制太陽能電池上，但也有許多其他材料正在探索，以製造更高效的太陽能電池。目前，有一種特定技術引起了巨大關注：一種被稱為鈣鈦礦的太陽能電池，其名稱來源於電池的分子結構。近年來，它在效率方面取得了最快的進展。這些電池是由含鉛化合物製成的，引發了有關毒性的問題。然而，如果它們能夠大規模商業化，它們有可能達到比基於硅的電池更高的效率。我想從馬丁那裏瞭解一下他對鈣鈦礦的看法，以及它們是否有可能取代硅的地位。

馬丁·格林 26:48

是的，所以我對那個問題很感興趣，回溯到80年代，我想。但硅具有四個屬性，其他材料很難匹敵。一個是豐富性。它是地殼中第二豐富的元素。另一個是毒性，它是無毒的。第三個是它製造非常穩定的材料。第四，你可以獲得很高的效率。總共只有七種材料表現出超過20%的太陽能轉換效率。硅是其中最穩定的，也是唯一符合我提到的這四個標準的材料。因此，還有其他材料已經投入生產用於太陽能，比如碲化鎘，其中一種是由鎘（一種高毒性、非常惡劣的金屬）和碲（一種非常稀缺的材料，比黃金還稀缺）組成的化合物，只是過去沒有人真正使用它，所以目前供應沒有問題。你可以看到這種技術的問題，它甚至無法滿足當前太陽能的全球生產需求。因此，我們一直在尋找符合這四個條件的材料。

目前最有希望的候選材料是鈣鈦礦材料。但不幸的是，它含鉛，在毒性方面並不理想。它可以提供高效率，所以在這方面有很大的優勢。但穩定性是主要問題，户外環境非常惡劣，即使硅在某些情況下也難以應對。因此，從穩定性角度來看，很難找到一個與硅相反的材料。雖然已經取得了進展，但進展更多是線性的，而對於可行產品，需要指數級的穩定性進展。因此，我們仍在尋找其他候選材料，因為很多人對鈣鈦礦感興趣並在研究，比研究硅的人可能更多，但我不確定這個根本性困難是否能及時克服以產生影響。希望這些串聯堆疊電池將在本十年末投入使用。我們在實驗室中創造了40.6%的世界紀錄，因此採用這種方法進行生產成本過高。但我們希望能夠重複這一壯舉，用低成本且可商業化的技術製造出40%效率的模塊。

Akshat Rathi 29:22

過去幾十年來，你一直處於遊戲的頂端，我希望你在接下來的幾十年裏繼續保持在遊戲的頂端。謝謝你參加節目。

Martin Green 29:30

非常感謝你。和你交談很愉快。

Akshat Rathi 29:37

Martin及其實驗室所做的發明以及他的學生在中國太陽能行業中的應用使現代太陽能成為可能。很少有一個思想對改變世界的技術做出如此重大貢獻。非常感謝收聽《Zero》。如果你喜歡這一集，請花點時間評價和評論。在Apple Podcasts或Spotify上訂閲。將其發送給朋友或你認識的最有效率的人。請通過[email protected]與我們聯繫。《Zero》的製作人是Oscar Boyd，高級製作人是Christine Driscoll。我們的主題音樂由Wonderly創作。本週特別感謝David Stringer，Jenny Chase和Kira Bindrim。我是Akshat Rathi，下週再見。