太阳能之父预测其未来 - 彭博社

马丁·格林教授，澳大利亚先进光伏中心主任。

摄影师：安娜·库塞拉创造世界纪录。梳理旧电子产品仓库。从远方推动中国太阳能产业的发展。这就是马丁·格林的生活，他是悉尼新南威尔士大学的教授，也是澳大利亚先进光伏中心的主任。

格林在太阳能电池板设计方面的工作使现代太阳能产业成为可能：去年制造的太阳能电池板中有90%基于他的设计。他仍然努力不懈，经常打破新纪录，追求完美的太阳能电池板。

本周在Zero中，阿克沙特·拉蒂与许多人称之为“太阳能教父”的人坐下来，亲自听取了这一切是如何发生的，他想要打破的下一个纪录以及太阳能电池板是否注定要进入太空。

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Akshat Rathi 0:00

欢迎来到Zero，我是Akshat Rathi。本周：红光子，蓝光子和利用阳光赚钱。

当你想到iPhone时，脑海中会浮现一个人：史蒂夫·乔布斯。同样，对于电动汽车：埃隆·马斯克的影响很大，尽管这个行业现在已经远远超出了他的影响范围。但是如果我问你关于太阳能电池板，有人会浮现在脑海中吗？可能不会。尽管它是我们用来减少排放的最具革命性的技术之一。所以我要提出一个候选人：马丁·格林教授，被称为太阳能之父。

Martin Green 0:52

在过去的四十年中，我们三次创造了硅电池性能的世界纪录。去年占世界产量90%的两种主要竞争技术起源于我们上世纪80年代的实验室。

Akshat Rathi 1:11

马丁·格林是悉尼新南威尔士大学的教授，也是澳大利亚先进光伏中心的主任。我想强调他刚刚说的一点，因为这太惊人了。去年生产的太阳能电池板中有90%是基于他实验室的发明。马丁在50多年前的1971年制造了他的第一块太阳能电池板。那时的行业，如果可以这么称呼的话，非常小，但在1973年石油输出国组织石油危机之后，随着美国和其他国家寻求减少对进口石油的依赖，这个行业得到了推动。

马丁·格林 1:50

当时我正在四处寻找研究经费，以启动一个研究项目。那为像我这样的学者提供了额外的资金。所以，时机相当不错。

阿克沙特·拉蒂 2:01

有了这笔钱，马丁资助了一个简陋的操作。他在美国的仓库里搜寻，并将微电子行业的二手设备运回澳大利亚。在那里，他和他的团队会组装这些设备来制作测试面板。而且这行得通。到了20世纪70年代末，他开始超越NASA的科学家，创造越来越好的太阳能电池 —— 这个时候NASA刚刚将人类送上月球。

马丁·格林 2:28

我们能够击败所有这些NASA的分包商，这个澳大利亚的小团队。这让我们得到了一些国际关注，帮助我们筹集资金。我们在1983年创下了我们的第一个世界纪录。所以那是一个18%的高效电池。

阿克沙特·拉蒂 2:44

效率是太阳能中的一个重要概念。简单来说，它衡量了太阳照射在面板上的能量有多少被转化为可用电力。效率越高，面板从同样数量的阳光中产生的电力就越多。这很重要，因为面板产生的电力越多，它就越快地回本。而且相对于其他形式的发电，它变得更便宜。虽然一个18%的高效电池听起来并不那么了不起，但那是当时的一个里程碑成就。然后，年复一年，马丁的团队打破自己的记录，从1983年到2014年，除了六个月外一直保持着这个记录。

这是马丁被称为太阳能教父的第一个原因。第二个原因是他与中国的联系。

马丁·格林 3:38

特别是我的一个学生，郭正荣博士，怀揣着在中国建立制造业的雄心。我们知道这将是多么困难，所以我亲自试图劝阻他。幸运的是，我没有成功，因为如果没有他继续前进的决心，我们就不会有现代工业。

阿克沙特·拉蒂 3:57

马丁负责培训了数百名中国工程师，他们继续建设了中国现在拥有的庞大太阳能制造能力。其中包括他刚提到的那位：施正荣，他创立了尚德并在2005年在纽约证券交易所上市时成为世界首富。马丁的团队在实验室中证明的东西，他的学生们继续在世界各地建设并销售。他的发明和他的实验室为这项关键的脱碳技术提供了基础，他仍然充满活力。因此，在今年夏天我访问澳大利亚时，我必须与他坐下来亲自听他的故事，他在商业化太阳能方面发挥的关键作用，以及他对该行业未来的预测。

阿克沙特·拉蒂 4:49

格林教授，欢迎来到节目。

马丁·格林 4:51

非常感谢，很高兴来到这里。

阿克沙特·拉蒂 4:53

人们经常称您为太阳能教父，您在1971年制造了您的第一块太阳能电池。那时您是否意识到太阳能对世界可能产生的影响？

马丁·格林 5:06

可能并非如此。我认为在过去的五年里才清楚地意识到，太阳能将会产生巨大影响，因为这是我们在对抗气候变化时拥有的最佳武器。所以我们当然没有想到在1971年会是这种情况。我们认为太阳能可能会有所作为，但并没有预料到它会成为关键。

阿克沙特·拉蒂 5:26

推动太阳能行业的许多发明都来自澳大利亚，通过新南威尔士大学，通过你的工作。是什么让澳大利亚成为太阳能大规模进步的中心？

马丁·格林 5:42

是的，我想是这样。在过去的四十年中，我们三次创造了硅电池性能的世界纪录。所以你知道，从上世纪80年代初期一直到最近。当你走在前面，并且团队中有一批优秀的人才时，保持领先是很容易的，我认为我们一直在努力提出新想法，有些想法得到了回报。所以两种主要的竞争技术，现在被称为TOPCon和PERC，去年占据了世界产量的90%，都起源于我们上世纪80年代的实验室。所以我们首次提出并展示了这两种技术，但PERC是第一个产生商业影响的。

阿克沙特·拉蒂 6:24

太阳能电池板由多个电池组成。确切的数量各不相同，但这些电池是魔法发生的地方。马丁的团队取得了巨大进步的地方是提高了电池板的效率。马丁提到了PERC，它代表着背面钝化发射器和接触。这是一种在上世纪80年代初在马丁的实验室首次开发的电池类型，并在1989年创造了太阳能电池效率的新世界纪录。简单地说，PERC电池通过在电池的背面添加反射层来工作，这样光就会反射回电池中，使更多的光子转化为电能。尽管这项技术已经接近40年的历史，但直到2010年代中期才广泛应用。从那时起，它已经席卷全球，但它的霸主地位已经受到马丁另一项发明的挑战：TOPCon。TOPCon代表隧道氧化物钝化接触，它有可能更加高效。它为获得额外效率所做的微小调整太复杂了，甚至比名字还要复杂。直到最近，TOPCon电池的制造成本比PERC更高。但制造技术的进步意味着根据彭博新能源财经的分析，到2024年，TOPCon的产量将超过PERC。

马丁·格林 7:50

所以现在全球安装的PERC模块比人类历史上所有的太阳能发电总量都要多，这是我喜欢看待这个问题的一种方式。显然，我们为此感到非常自豪。但看起来下一个将会是TOPCon，这也是起源于我们实验室的技术。我们优先选择了PERC，因为它是一种更简单的制造技术，使我们达到了80年代设定的25%效率目标，并在90年代实现了。所以这两种技术在本十年的剩余时间内都将在行业中发挥重要作用。

阿克沙特·拉蒂 8:27

在您实验室在70年代和80年代制造的太阳能电池中，许多发明直到2010年代才真正商业化。为什么会这样？

马丁·格林 8:47

是的，原因有很多。其中之一是在21世纪之前太阳能行业实际上并不存在。在20世纪，我曾经将其描述为一种精品行业。因此，参与其中的公司，很多都是石油公司，太阳能公司，你知道的，都是他们的公共关系活动的一部分。直到本世纪，行业才真正变得竞争激烈，并从一种精品行业转变为一个非常竞争激烈的行业，其中每一个可能的优势对参与公司的成功至关重要。

阿克沙特·拉蒂 9:26

现在很少有人知道，你被称为“教父”的原因是，你培训过的许多学生现在正在经营大型中国太阳能公司，或者为大型中国太阳能公司在市场上部署技术。中国如今几乎占据了全球近一半的太阳能电池生产。那是如何发生的？

马丁·格林 9:55

所以，你知道，正如我所说的，在20世纪，这是一个精品行业。实际上，是我那些在世纪之交对中国制造业感兴趣的学生们真正创造了现代产业，使太阳能电池在成本、生产量等方面具有竞争力成为现实。但特别是我的一位学生，郭正荣博士，怀揣着在中国建立制造业的雄心，我们知道这将是多么困难，所以我个人试图劝阻他。幸运的是我没有成功，因为如果没有他继续前进的决心，我们就不会有现代产业。

Akshat Rathi 10:34

郭正荣的新创业是尚德，成立于2001年，是中国第一家大众市场太阳能制造商。尽管在那个时候中国已经有了一些小规模的太阳能生产商，但郭利用他在格林实验室的经验制造出了更高效、更便宜的面板。他击败了竞争对手，几年来一直是世界上最大的太阳能制造商。

马丁·格林 11:00

他的进展引起了美国投资银行的注意。像高盛和摩根士丹利这样的大银行是我所知道的两家对他感兴趣的银行，因为在那个时代，中国股票非常受欢迎。每个人都能看到它发展得非常顺利，而事实也确实如此，正荣在2005年上市，仅在生产电池的第三年。他在纽约证券交易所上市，成为2005年最大的技术上市公司。所以，这是一个巨大的成功，郭正荣从当地公司筹集了600万美元开始他的活动。突然间，通过这次资本募集，公司获得了4亿美元的注资。他仍然拥有大部分公司的股份，因此通过这次上市成为了第一位太阳能亿万富翁。但这真的很重要，因为它引发了一场美国投资银行的雪崩，他们寻找其他中国公司，可以将其打造成那家第一家成功公司的复制品。当然，也有很多中国公司希望获得4亿美元的意外现金注入。因此，在2005年至2010年间，有10家中国太阳能公司在美国证券交易所上市，包括纽约证券交易所和纳斯达克。在那段时期之后的20年里，这10家公司中有6家仍然是前十大制造商，因此它们帮助构建了这个产业的支柱。

Akshat Rathi 12:30

尚德达到了160亿美元的最高估值。但到2013年末，由于积累了数十亿美元的债务，同时面临着来自其他中国太阳能制造商的激烈竞争，纽约证券交易所将该公司摘牌。史正荣被迫辞去董事长职务，该公司于2014年初宣布破产。如果您想了解更多关于这段动荡时期以及太阳能兴衰周期的信息，请收听我们与彭博新能源财经分析师珍妮·查斯的对话，链接在节目说明中。

Akshat Rathi 13:04

现在你提到了创立尚德的史正荣。但你还培养了新南威尔士大学的许多其他学生。

Martin Green 13:12

是的，史正荣的成功促使其他中国公司希望在美国交易所上市，美国投资银行的尽职调查的一部分是确保他们有接触到优质技术。因此，由于史正荣来自我们的团队，从我们的团队招聘人员成为了确保他们在公司中担任领先技术角色的优先事项。因此，在那段时间里我们失去了很多员工，但事实证明这非常重要。因为你知道，有两件事，它极大地降低了太阳能的成本，现在你可以将其视为气候变化缓解的可行选择。它还在中国创造了一个巨大的产业。中国现在正在安装全球40%的太阳能，这是一个你希望太阳能得到安装的国家，否则他们将安装更多的燃煤电厂，这是你最不希望中国做的事情。因此，出于这两个原因，我们可以为我们能够以这种方式启动产业感到自豪。

Akshat Rathi 14:14

这些科学发明可以带来巨大的利润。显然，有很多地方，许多来自大学的企业家从中受益。考虑过从学术界转向商业吗？考虑到你可能会得到的回报？

Martin Green 14:33

我创办了几家子公司，但我喜欢学术界的职业生涯，因为这是如此有意义。所以我从未动过放弃全职工作去从事公司活动的念头，尽管我曾担任过不同公司的研究总监等职务，这些公司都是从我们的团队中分拆出来的。所以我参与了这个行业，但从未动过扔帽子进入竞争并成为全职工业参与者的念头。

Akshat Rathi 15:01

过去三十年来，随着中国经济的快速增长，中国在世界上的地位也发生了巨大变化。事情有点变得不太好，就这么说吧。在这段时间里，你如何看待这一时期，特别是当中国学生来到这里接受培训，然后回到中国建立这种制造能力，其他国家现在将其视为威胁。因为他们想要太阳能电池板，但又不想依赖中国。当学生来到澳大利亚这里接受类似技术的培训时，你是如何看待这种情况的？

Martin Green 15:38

是的，澳大利亚大学相当依赖中国的海外学生，因为他们占据了总预算的很大一部分。所以我们不希望他们停止来这里。但是，随着当前更具侵略性的中国国际立场，有可能会发生类似的事情。但是，你知道，我们在世纪之交时创立了世界上第一个光伏工程本科学位课程，大约一半的学生来自中国的海外学生。但我认为这对世界来说是一个好结果，因为它为我们提供了廉价的太阳能电池。现在，其他国家也有机会进入太阳能电池制造业。我认为他们永远无法与中国的成本相匹敌，但成本已经降低到了一个程度，我认为你不需要拥有绝对最低的成本才能与其他可用选项竞争。所以我正在与印度的一家公司合作，试图帮助他们发展制造业。我认为印度有建立一个可行产业的最好前景，因为他们像中国一样，真的需要销售，并且他们非常决心使太阳能电池制造业取得成功。

Akshat Rathi 16:51

嗯，这是一个有趣的表述方式，因为你说，为了太阳能继续成为一个可行的产业，你实际上并不需要最便宜的电池，你只需要能够在有需求的地方有效地生产它。

Martin Green 17:07

是的，我认为这是正确的，因为我认为电池的价格已经超过了与其他产品竞争所需的价格。你知道，国际能源署几年前曾表示，太阳能在某些情况下提供了历史上最低成本的电力。而且，你知道，电池只会变得更便宜。这种超支可能是必要的，只是为了说服能源行业中更保守的部分，时机已经到来，需要转变。

Akshat Rathi 17:35

广告后：马丁在实验室的工作是太阳能的最后前沿吗？还是注定要进入太空？

Akshat Rathi 17:57

你和许多从事太阳能行业的人交往，也认识政府的人。毫无疑问，在看到导致澳大利亚以外地区取得商业成功的工作时，澳大利亚内部肯定会有一种感觉，他们可能错失了一些东西，可能是在这里发明的东西，他们本可以从中获得商业利益？

Martin Green 18:18

嗯，你知道，技术的传播方式是通过与中国的合资企业。所以是澳大利亚-中国的合资企业。这是新发明被推向市场的正常方式，发明者建立一家公司，然后有人收购他们，发明者从他们的发明中获利。我的许多前学生因为在中国的合资企业被收购而比我富有得多。但我认为我们在太阳能领域取得的特殊成就，非常低廉的成本和非常活跃、竞争激烈的产业，是由于我们的学生想要在中国建立企业。所以我认为在澳大利亚，你不会发展到与中国相同的规模和体量以及其他方面。我认为认为澳大利亚可以像中国一样走同样的道路有点异想天开。美国投资者对在澳大利亚投资的兴趣不会像在中国那样大，因为是中国市场的规模鼓励了这种投资。与中国相比，澳大利亚市场非常小。

Akshat Rathi 19:29

我们有一位彭博新能源财经分析师，詹妮·查斯，我不知道你是否认识詹妮。

Martin Green 19:35

我很熟悉詹妮，是的。

Akshat Rathi 19:36

詹妮说太阳能制造是一个非常糟糕的生意，因为技术变化如此迅速，甚至在你赚到投资于建造特定类型太阳能电池的设备的钱之前，技术就已经发生了变化，你必须引进新设备，显然需要进行新的投资。为什么中国人能够在如此快节奏的技术环境中盈利呢？

Martin Green 20:06

嗯，这都是我们团队的错，因为我的学生们在中国建立了这个行业。他们达到了世界上任何地方都无法匹敌的规模。然后他们在中国所做的一切都降低了成本。因此，我的一些学生过去常常使用一个数字：如果他们从中国购买一件设备，成本将是从欧洲或美国购买的三分之一。现在他们在中国做任何事情。在不同公司之间有很多人员流动，如果他们表现出色，他们会被挖走，所以他们可能只在一家公司呆28个月，然后转移到下一家公司。这是相当典型的情况。然后所有的设备供应商都在中国，他们非常乐意透露公司竞争对手使用他们设备的情况以及他们是如何做到的。另一件事是，许多中国行业人员都在微信上。我们有500名校友有自己的微信群。因此，他们讨论公司的表现如何等等。信息传递的方式使得很难看到其他国家发生同样程度的情况。这使得每个人都迅速达到最佳实践水平，并推动整个行业的发展。

Akshat Rathi 21:15

你仍然在进行研究，是什么让你继续前行？

Martin Green 21:19

我想主要原因是我们还没有完成任务。作为一名学者，你希望将事情推向极限。这就是我们用硅电池所做的事情，我们认为我们已经达到了极限，我们认为1999年达到的25%是你可以实际达到的极限。但你知道，现在我只是在写一篇论文，并建议行业可以达到28%。硅电池的绝对极限是29.5%。所以，你知道，28%可能是你可以达到的极限，尽管再过10年，我可能会将这个数字上调。但一个单独的电池… 一个太阳能电池，它有点像一个光子转换器。一个具有足够能量的光子将在外部电路中产生一个电子，无论是蓝光子还是红光子，它们仍然会完成相同的工作。

Akshat Rathi 22:08

光子，即撞击太阳能电池并转化为电能的微小光包，具有不同的能量水平。蓝光子充满能量，以至于可以让你晒伤。红光子能量较低。硅电池非常擅长捕捉红光子，但不太擅长捕捉蓝光子。这意味着很多潜在的电能没有被产生。Martin的团队制造了不同材料的电池，这些电池在捕捉蓝光子方面要好得多。通过将这些电池堆叠在一起形成所谓的串联电池，你可以捕捉到两种类型的光子，并创造出更高效的太阳能电池。

马丁·格林 22:49

如果你能将一个擅长处理蓝光子的电池叠加在硅电池上面，你可以通过专门化电池功能来提高性能。所以你有一个能够很好处理蓝光的电池叠加在硅电池上面，它将捕获所有蓝光子并比硅电池更有效地将它们转换。然后红光子会通过到达硅电池，硅电池可以将它们转换得相当有效。因此，从这个过程中你会得到一个效率提升。

阿克沙特·拉蒂 23:17

这被称为串联电池，一个接一个，你构建了世界纪录的串联电池？

马丁·格林 23:23

是的，所以我们有一个串联转换器，一个真正的光伏系统，你可以将其放在阳光下而不仅仅是在室内在手电筒下进行测试。但它将光线中的40.6%转换为电能。所以这目前是任何技术在户外太阳能转换方面的世界纪录。而且它有四个电池转换太阳光谱的不同部分。

阿克沙特·拉蒂 23:51

那种混合不同技术的电池是否有理论上的极限？

马丁·格林 23:56

是的，在地面太阳光下，理论上的极限是68%。所以我认为我们不会接近那个极限，那可能需要20或30个电池叠加在一起。但是每次叠加到六个电池，你都会获得效率的提升。而我们展示的40%，我认为是一种相当现实的商业生产目标。这不会很快实现，但也许在未来20年，我们的商业面板将会达到这种效率。

阿克夏特·拉蒂 24:27

你描述的是地面阳光，也就是经过大气层过滤后到达地表的阳光。你是在暗示我们可以在太空中拥有更高效率的太阳能吗？

马丁·格林 24:41

是的，可能不会更高效，因为太空中的光谱略有不同，这是由于经过大气层过滤而发生的，但太空中的能量更多，而且都来自同一个方向。因此，如果能够有效地将能量传回地球，那么在太空中转换能量是有一些优势的。在太空中，你可以实现几乎全天候获取电力，接近每天24小时。这就是前往太空的另一个优势。因此，近年来对这方面的兴趣有所复苏。但我认为，太阳能，地面太阳能，将会更便宜。也许没有真正的必要朝这个方向发展。但是，是的，可能有一些应用场景证明这是一种有效的发电方式。

阿克夏特·拉蒂 25:44

太空中的太阳能电池听起来像是一个疯狂的想法，但是背后有一些严肃的头脑。今年四月，欧洲航天局委托进行了两项关于太空太阳能电池的概念研究，作为其Solaris项目的一部分，结果将在年底前出炉。这并不是太阳能领域唯一正在追求的突破。到目前为止，大部分内容都集中在硅制太阳能电池上，但也有许多其他材料正在探索，以制造更高效的太阳能电池。目前，有一种特定技术引起了巨大关注：一种被称为钙钛矿的太阳能电池，其名称来源于电池的分子结构。近年来，它在效率方面取得了最快的进展。这些电池是由含铅化合物制成的，引发了有关毒性的问题。然而，如果它们能够大规模商业化，它们有可能达到比基于硅的电池更高的效率。我想从马丁那里了解一下他对钙钛矿的看法，以及它们是否有可能取代硅的地位。

马丁·格林 26:48

是的，所以我对那个问题很感兴趣，回溯到80年代，我想。但硅具有四个属性，其他材料很难匹敌。一个是丰富性。它是地壳中第二丰富的元素。另一个是毒性，它是无毒的。第三个是它制造非常稳定的材料。第四，你可以获得很高的效率。总共只有七种材料表现出超过20%的太阳能转换效率。硅是其中最稳定的，也是唯一符合我提到的这四个标准的材料。因此，还有其他材料已经投入生产用于太阳能，比如碲化镉，其中一种是由镉（一种高毒性、非常恶劣的金属）和碲（一种非常稀缺的材料，比黄金还稀缺）组成的化合物，只是过去没有人真正使用它，所以目前供应没有问题。你可以看到这种技术的问题，它甚至无法满足当前太阳能的全球生产需求。因此，我们一直在寻找符合这四个条件的材料。

目前最有希望的候选材料是钙钛矿材料。但不幸的是，它含铅，在毒性方面并不理想。它可以提供高效率，所以在这方面有很大的优势。但稳定性是主要问题，户外环境非常恶劣，即使硅在某些情况下也难以应对。因此，从稳定性角度来看，很难找到一个与硅相反的材料。虽然已经取得了进展，但进展更多是线性的，而对于可行产品，需要指数级的稳定性进展。因此，我们仍在寻找其他候选材料，因为很多人对钙钛矿感兴趣并在研究，比研究硅的人可能更多，但我不确定这个根本性困难是否能及时克服以产生影响。希望这些串联堆叠电池将在本十年末投入使用。我们在实验室中创造了40.6%的世界纪录，因此采用这种方法进行生产成本过高。但我们希望能够重复这一壮举，用低成本且可商业化的技术制造出40%效率的模块。

Akshat Rathi 29:22

过去几十年来，你一直处于游戏的顶端，我希望你在接下来的几十年里继续保持在游戏的顶端。谢谢你参加节目。

Martin Green 29:30

非常感谢你。和你交谈很愉快。

Akshat Rathi 29:37

Martin及其实验室所做的发明以及他的学生在中国太阳能行业中的应用使现代太阳能成为可能。很少有一个思想对改变世界的技术做出如此重大贡献。非常感谢收听《Zero》。如果你喜欢这一集，请花点时间评价和评论。在Apple Podcasts或Spotify上订阅。将其发送给朋友或你认识的最有效率的人。请通过[email protected]与我们联系。《Zero》的制作人是Oscar Boyd，高级制作人是Christine Driscoll。我们的主题音乐由Wonderly创作。本周特别感谢David Stringer，Jenny Chase和Kira Bindrim。我是Akshat Rathi，下周再见。