中国依靠快速建设大型的工厂，掌控了传统太阳能器件的国际市场，而现在他们需要创新以保住领先地位。
图：在中国无锡的尚德太阳能公司的生产线上，工人正在使用一台机器蚀刻硅片表面。这种技术可以使太阳能电池吸收更多太阳光。
十年之前，太阳能电池板多由美国、德国和日本生产，而中国的生产者们只拥有非常少的产量。但是在2006年，中国的尚德公司拥有了每年生产百万块硅基太阳能电池板的产力，并且一跃而成世界第三的制造商。今天，中国制造商每年可以生产约五千万块太阳能电池板——这个数目已经超过了2010年世界的总供应量的一半，包括世界前五位的太阳能电池板制造商的另外四个。这个事实的惊人之处在于：在世界的其他地方，电池板的产量都是每两年才能翻一番，但是在中国，这个时间被缩短到了大概一年。
这巨大的优势并非是因为中国的劳动力价格偏低所导致——太阳能电池的生产过程需要用到昂贵的原料和设备，而人力成本在生产成本中仅占到非常小的部分。亦不是因为中国的公司开发出了拥有更长使用寿命或者转化率更高的产品——他们与世界上主流的太阳能公司所生产的产品以及生产线并无二致。他们成功的原因在于他们用更低的成本和更快的速度建立了工厂，这很大程度要归功于高效的建设团队以及中国对太阳能发展的鼓励政策。全新而大规模的工厂会带来更为高效的生产设备，继而削减成本。因此，中国的制造商得以挤占其他硅晶电池板制造商的市场份额，同时也给予了刚刚踏入太阳能行业的人们引进新技术的信心。
但是太阳能市场的发展瞬息万变，技术层面上的创新变得越来越重要。虽然全世界对于太阳能的需求在增长，但是市场仍然被光伏电池板所占据：世界范围的产能从2009年到2010年翻了一倍，并且在2011年还在持续增长。由于2010年第三季度极大的产能过剩，中国的厂商们开始为如何将产品销售出去所困扰，而非先前更多考虑的成本问题。在这种市场环境下，使一个制造商脱颖而出，占据市场有利地位的唯一途径，就是做出比竞争对手更为优秀的产品。
对于今天的太阳能制造者而言，这个途径就是开发具有更高光转化效率的太阳能电池片。在太阳能电池板价格下降的情况下，装置的安装成本成为了太阳能设施花费的一个重要部分。顾客们希望电池板能够有更佳的效率，这样他们便可以购买更小面积的电池板。在这之后，对于中国的太阳能制造商而言，降低电能成本最重要的途径不再是降低器件的生产成本，而是提高单位电池的转化效率。“游戏规则正在改变。”世界最大的太阳能装置供应商——圣克拉拉的应用材料公司的能源和环境解决方案执行副总裁马克·平托说，“以前，各个制造商都在进行电池板尺寸的竞争，而现在则需要在降低成本的同时提高转化效率。”
对于长期关注与扩大传统太阳能生产规模的中国的太阳能制造商来说，这可能是一个坏消息。但是他们在建设太阳能设施方面的经验可以帮助他们设计出大幅度增强硅基太阳能电池性能的方法。近年来，这些制造商们已经用更佳的生产模式降低了太阳能电池的成本，这些经验给了他们关于工业生产的基本理解。并且，他们拥有工程师帮助他们引入大规模生产的最新技术，他们可能不是最早将新技术投入商业化的一部分人，但是现在，掌控了传统太阳能电池板市场的他们，完全可以完成这些工作。
图：中国的太阳能生产发展步伐远超世界。（来源：GTM Research）
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2010年，美国能源部长朱棣文在向国家记者俱乐部发表演讲时指出，美国在先进制造产业方面已经落后，而尚德公司的成功就是证据。他曾经造访尚德的工厂，所见的一切给他留下了深刻的印象。“那是一个高科技自动化的工厂，”他说，“尚德不是因为低劳动力成本而成功的。”除此之外，他还提到了尚德公司生产的太阳能电池拥有世界上前所未有的转化效率。
朱棣文的发言或许已经震惊了一些观察家，但是尚德的创纪录的太阳能电池是引人注目的。科技让他们在设计和实际生产中均取得了优势——储存电子的导体金属线不是用传统的丝网印刷法制造，而是使用了独有技术使集电体沉积得更薄，更窄的间隔可以使吸引电子变得更加容易。这个技术变革使得尚德公司在2011年就取得了原定在2020年降低成本和提高效率的目标。“当我们齐心协力的时候，我们所作的一定会比前人更好。”尚德的首席技术官斯图尔特·温汉姆说，“我们所做的也比10年前能想到的更好。”
至今，尚德公司利用这种新技术所制造的太阳能电池板相对还比较少，反之，他们将重点放在改进生产工艺来降低传统太阳能电池板的成本上。但是这种趋势会在短时间内发生改变。本年度尚德集团加快了新型太阳能电池片生产的步伐，并且每年可以用它们发电500MW——这是大约250万太阳能电池板发电量的总和。这个成就应归功于尚德公司在传统太阳能工艺上的成功。
这种新型电池采用的技术是在20世纪90年代由澳大利亚的新南威尔士大学开发出来的，但是限于实际生产成本高昂，这项技术主要应用于实验室中。这是一种“极端复杂的过程”，包括影印技术、高真空沉积稀有金属的技术和一系列繁琐的化学反应。温汉姆在新南威尔士大学从事光伏方面的研究，同时也是尚德公司的首席执行官和创始人施正荣的教授。根据温汉姆的说法，从这项技术在实验室中被研究出来，到生产者将其投入实际的应用，经历了大约二十年的时间。“他们想出了一种非常简单且低成本的的替代方法，达到了同样的效果。”温汉姆说。这种新颖的技术可以将一块普通尺寸的太阳能电池板的功率从205W提高到220W，并且降低了生产成本。
这些独特的生产工艺很快取得了成功。尚德公司将它们应用于基础的生产线上，力争从成本和效率上超越竞争对手。但是，扩大并完成这项改革是一种挑战。2009年，一条试用的全新生产线在尚德投入使用，但是公司仍旧需要发展和投入新的设备以达到这项工程预期的经济效益。现在尚德公司拥有丰富的发展和生产的关键经验，成为了市场的主导——不只是因为尚德公司拥有发展这种工艺的必要专业技能，而且因为它拥有能够维持漫长转型期的资本。
尚德公司并不是唯一一家认同这种前景广阔的新技术，并设法将其投入大规模生产的公司。去年9月，保定的英利绿色能源公司发布了声明，与一家德国的研究中心ECN开展合作，生产出了最高转化效率高达17.6%的，平均转化效率高于14%的太阳能电池板。“ECN使得这项技术对于世界上每一个需要它的人来说都变成了现实。”温汉姆说，“但是只有英利采用了这项技术并且将其成本降低后应用于大范围生产上。”
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虽然现在中国的太阳能生产者们将目光从生产转到了研发上面，但是对于他们应用的单晶硅材料的选择上还是存在一定的限制。单晶硅这种材料变得引人注目，是因为在近二十年对硅晶片的研究之后，制造者们已经掌握了它的工作机制。但是和其他的半导体材料相比，它吸收太阳能的能力较差。很多替代品，比如砷化镓所制成的薄膜可以制成与单晶硅吸收等量太阳能的太阳能电池，但是其厚度只有单晶硅的百分之一，极大程度减少了材料的消耗。这样的薄膜富有可塑性，可以被卷曲，降低了封装和运输的成本，并且它们可以直接应用于屋顶的建筑材料上，减少了安装成本。
虽然具有其潜在的优势，但是薄膜太阳能电池在与成本更低且转化效率更高的单晶硅太阳能电池相比之下仍然缺乏竞争力。亚利桑那的First Solar公司成功研制出了一种低成本的薄膜太阳能电池技术，但是该技术使用的材料是碲化镉，电池的转化效率较单晶硅太阳能电池要低。另外一些公司试图使用更高效率的铜铟硒薄膜来与硅基太阳能电池进行竞争，但是在无法有效降低生产成本之后，其中的一些公司已经濒临破产，并且关停了他们的工厂。
尽管正在艰难地发展，温汉姆仍然相信薄膜技术能够真正挑战传统太阳能电池板的地位。如果这个预言成真，中国的硅基太阳能电池制造者将不会永远占领这个市场。但是，将传统技术扩大化生产，然后转型开发更为低成本和高效率的技术的战略已经使中国太阳能产业在世界上领先多年。与此同时，一些公司如尚德，也在开发独创的薄膜太阳能电池技术。首先完成薄膜材料取代单晶硅这项伟业的，很有可能还是中国人。
