晶体硅太阳能光伏电池是在美国发明的，但我们现在却没有参与它的生产。我们是如何让中国主导了太阳能制造业的?
1954年4月25日，一位工程师、一位化学家和一位物理学家走进一个实验室。第二天，《纽约时报》在头版刊登了他们的发明：
"可能标志着一个新时代的开端并最终实现人类最为珍视的梦想之一——将几乎无穷无尽的太阳能用于文明。"
20世纪50年代，Daryl Chapin, Calvin Fuller和Gerald Pearson在著名的贝尔实验室工作，人们认为是他们创造了硅光伏电池。这一美国发明开创了一个美国智慧的时代——从卫星和太空旅行再到地球上的独立发电。
图片来源：贝尔实验室
美国拥有如此多的美国技术经验，为什么70年后，美国对硅太阳能电池的影响却很小?中国是如何主导太阳能光伏制造市场的?
美国赢得了比赛，但没有成为马拉松冠军
首先，我们必须沿着硅太阳电池离开贝尔实验室后的轨迹走一走。首先，它在美国的卫星上找到了家。
1957年，俄罗斯的人造地球卫星1号使用银锌电池供电;1958年，美国的先锋1号使用6个硅太阳能电池。20世纪60年代，效率有了更大的提升，但商业化进程却很缓慢。
1973年的石油危机推动着美国国会通过法案，让太阳能更加可行，令普通民众都能够负担得起。当时，主要经营石油和天然气的美国能源公司都开始开设太阳能研究部门。其中一家公司——Atlantic Richfield Company(ARCO)在光伏产品的开发上非常成功。
能源部的一张ARCO太阳能组件档案照片
ARCO Solar公司取得了许多全球行业第一，包括成为第一个年产量达到1MW的组件制造商(1980年)和第一个安装MW级太阳能项目(1982年)的公司。通过一系列的收购，ARCO最终成为SolarWorld Americas公司(德国SolarWorld AG的子公司)，其技术遗产在俄勒冈州Hillsboro市的硅电池和组件制造厂得以延续。
SolarWorld是美国太阳能制造业衰落故事中的一个核心主题。SolarWorld是否应受到指责是一个个人观点的问题。
2011年10月，SolarWorld Americas(连同六家未具名的太阳能公司)提交了一份贸易请愿书，要求美国政府阻止中国太阳能公司向美国市场倾销廉价太阳能组件，此后，SolarWorld成为了美国的出气筒。美国太阳能行业的许多人谴责SolarWorld反对的是廉价太阳能和公平竞争。
他们声称，如果没有便宜的太阳能组件，年轻的美国太阳能产业就无法发展。但是，美国政府认同SolarWorld的观点，即中国廉价组件阻碍了美国太阳能制造商在市场上的竞争。因此，美国对中国的太阳能公司征收了反倾销和反补贴(AD/CV)关税。
作为遏制，中国对美国生产的多晶硅也征收了关税并为中国国内产能提供支持。十年后，美国用于太阳能市场的多晶硅生产仍处于亏损状态，而中国在全球多晶硅供应中的占比达到80%。美国没有太阳电池制造商，对美国太阳能产业具有历史性影响的SolarWorld Americas已经倒闭。
美国曾是一个太阳能制造强国。现在，美国(以及全球其他国家)的太阳能供应链都依赖于中国。
争斗的起因
2011年， SolarWorld Americas向美国商务部正式投诉中国的不公平贸易行为。当时，这家美国制造商参与了太阳能组件制造的每一个步骤：将多晶硅熔化并塑成硅锭，将硅锭切成硅片，掺杂硅片制成电池，最后将电池组装成成品太阳能组件。
插图显示了光伏太阳能组件制造的各个阶段：多晶硅-铸锭-硅片-太阳能电池-光伏组件
时任SolarWorld Americas政府事务主管的Desari Strader 表示，公司刚刚开始对先进的单晶 PERC 太阳能制造进行大规模投资，当时，SolarWorld 锁定的多晶硅供货合同价远高于中国的报价。
在谈到当时的中国供应商时，Strader说，"他们在生产成本上打败了我们，我们刚刚完成了单晶PERC量产。中国人当然可以来美国倾销廉价组件，这很容易。每个人都在尖叫，说你没法 与中国组件价格展开竞争。”
中国制定了优先发展太阳能和多晶硅的经济计划，还对当地制造业进行补贴，很快，在国家资金的推动下，中国公司生产出了廉价的太阳能组件。
SolarWorld的俄勒冈州制造厂，堆积的太阳能电池的档案照片
Strader表示，如果美国制造的SolarWorld组件(带有高价多晶硅合同)价格高于中国进口产品的情况无法避免，SolarWorld就会开始着手打官司，公司不仅要保护它在尖端PERC技术上的投资，还要保护美国的太阳能制造业。
由SunEdison公司创始人Jigar Shah(目前在能源部工作)牵头的一个名为 "廉价太阳能联盟"(CASE)的反对团体迅速成立。CASE成员表示，美国的太阳能项目劳动力规模显著高于太阳能制造业，对进口太阳能组件征收的任何关税都会提高系统价格，损害不断增长的太阳能项目劳动力。
Shah在当时的一份声明中表示，"SolarWorld试图单枪匹马的扼杀美国的太阳能就业机会，这些就业岗位主要是在太阳能安装领域，而不是在太阳能电池或组件制造领域，"
"政府不应该奖励或保护一家无法融入繁荣的全球太阳能产业的德国公司，也不应该惩罚那些在同一个行业中找到就业机会的美国公司。这起贸易诉讼案不会解决问题，推动美国制造业的发展，它只会扰乱这个行业。"
SolarWorld对这一强烈反对做出了回应(发表在2011年12月的《太阳能世界》上)。"补贴本身并无不妥。但是，一个国家通过补贴来提高国内产能，让国内产能的增长远远超过国内消费的需求，然后以低于生产成本的价格向国外经济体倾销，从而破坏国外经济体的市场和产业，这是不合法的。”
SolarWorld的俄勒冈州制造厂，待被制成铸锭的多晶硅的档案照片
2012年，美国商务部对从中国制造商处进口的太阳能电池征收23%-35%的反倾销/反补贴关税。对于不同意让美国调查材料清单的中国公司，关税高达250%。
因此，中国组件制造商开始将太阳能硅片运到中国台湾，制成太阳电池后再运回中国组装成组件以避税。美国的太阳能组件价格没有受到反倾销税的剧烈影响。
受到影响的是美国的多晶硅行业。
多晶硅的不公平待遇
FBR多晶硅销售副总裁、在REC Silicon工作了30年的Chuck Sutton表示，"SolarWorld就组件和电池提出了贸易诉讼。然后，矛头指向了我们多晶硅生产商。Hemlock Semiconductor Operations、REC Silicon和Wacker Chemie AG这三家美国多晶硅生产商仍然受到这一事件的影响。”
SolarWorld的俄勒冈州制造厂，待被切割成硅片的铸锭的档案照片
作为美国对从中国进口的太阳能电池征收关税的直接回应，中国在2013年对美国产多晶硅征收了高额关税。据报道，当时，美国生产的多晶硅占全球多晶硅市场的24%。REC公司在美国生产的大部分多晶硅都直接供给了中国。REC位于华盛顿州摩西湖的工厂(主要供应太阳能)向中国出口了80%的多晶硅，而其位于蒙大拿州的Butte工厂(主要供应电子市场)向中国出口了50%的产品。
另外，当时Hemlock公司在密歇根州有一家工厂，还在田纳西州筹建一家新工厂。Wacker公司也正在田纳西州建造自己价值25亿美元的多晶硅制造厂。2014年，Hemlock关闭了其在田纳西州的企业，尽管多晶硅市场跌至谷底， Wacker仍在继续进行投资。
与REC Silicon一道，这三家曾经的竞争对手在2019年发布了一份联合声明，声称对中国市场的有效禁止导致美国多晶硅市场从2011年的10亿美元缩减至2018年的1.07亿美元。
虽然最初被中国市场拒之门外，但美国多晶硅供应商仍可与其他国家合作，美国的多晶硅供应商们还在韩国和中国台湾的太阳能硅片和电池公司找到了不错的货源——直到中国也限制了从这些地区的进口。中国不仅在提升自己的多晶硅产能，而且还在赶超全球太阳能硅片和电池供应链。
中国大陆之外的太阳能硅片和电池制造商是有限的。挪威的NorSun公司(目前不到500MW)，马来西亚的隆基公司(约1GW)，越南的JA Solar公司(约1GW)，德国的Meyer Burger公司(约1GW)以及台湾的一些小公司加在一起总共可能有4GW。这三家美国公司的产能要大的多(满负荷生产时可能约为23GW)，而且这还没有考虑到欧洲的多晶硅生产。
Sutton表示："我们现在的问题是，在中国之外没有铸锭硅片产能，或者说，至少没有足够的产能。
你会看到20-40GW的多晶硅在试图争取4GW [硅片产能]。"
这种供过于求的情况迫使REC在2019年关闭了摩西湖工厂。其蒙大拿州的工厂仍在生产多晶硅，但只用于电子市场。Sutton称，如果非中国的太阳能供应链不能很快建立起来， REC将会更多的投资于使用硅的下一代锂离子电池技术。公司目前正在摩西湖的一条试验线上测试这种新技术。
为了使硅掺杂锂电池成为REC的重要合同，"我们需要电动汽车市场的起飞，但同样，目前主导这个市场的是中国，"
美国能恢复太阳能优势吗?
2021年6月，美国升级了与中国的多晶硅和太阳能十年之争——美国海关和边境保护局(CBP)向新 疆的合盛硅业股份有限公司生产的硅基产品发出了暂扣令(WRO)，称反对使用强迫劳动生产的产品进入全球供应链。
合盛硅业生产可以进入多晶硅产品的工业用硅。美国并不是合盛硅业的大型进口国(去年的直接进口额只有600万美元)，合盛硅业向几家中国公司提供硅，无疑，这些公司的多晶硅最终会进入美国的太阳能电池和组件。
CBP官员证实，其禁令包括含有合盛硅业材料的成品太阳能组件。
虽然这一WRO并不完全针对太阳能行业(联邦政府每天使用的很多半导体和电子产品中都含硅)，但它的长期影响可能开始转向非中国太阳能供应链。
前SolarWorld Americas的政府事务负责人Desari Strader也是这样认为的。她是美国太阳能制造业初创公司Violet Power的创始人。包括首席执行官Charlie Gay在内，Violet Power领导团队中的许多人与美国太阳能行业和SolarWorld的渊源颇深。Charlie Gay曾任ARCO Solar的首席执行官，并推动了SolarWorld向单晶PERC技术的转型。
SolarWorld的俄勒冈州制造厂，从生产线下线的硅片。俄勒冈州交通局档案照片
2020年，Violet Power引起了很大的轰动，当时，公司宣布2021年将在华盛顿州拥有500MW太阳能电池和500MW太阳能组件产能，最终将年产能扩大到5GW。这是一个不太成熟的公告，公司低估了建设一条非中国的供应链的难度。
Violet Power现已重组并计划成为第一张倒下的多米诺骨牌，强行推动更加本地化的供应链。如果Violet Power能绝对投身于太阳能电池的大批量生产，那么其他美国初创公司就可以获得一家大客户的保障，在国内开始硅片和硅锭制造。
Strader 表示，"任务是这样的。我们拥有这项技术;我们打造了这项技术。它诞生于贝尔实验室。它为第一个卫星天线供电。我们不仅要把我们的技术带回家，而且要通过美国的供应链来扩大规模，"
Violet Power需要的是其他参与方的介入。
"我们永远不会按照1 GW [的电池生产规模]一瘸一拐的前进。你必须从一开始就生产3-5 GW的电池，让所有其他上下游企业和你一起加速发展，"
"组件生产线[开始生产]的时间是9到12个月，硅片是6到9个月，硅锭是18到24个月。他们能做到这一点的唯一方法是，知道他们至少还有一家电池公司可以提供服务。这就是Violet Power要做的事情。"
联邦制造业税收抵免也会有很大的帮助。从多晶硅生产到太阳能电池再到完全组装的太阳能组件，今年在参议院提出的《美国太阳能制造法案》将为太阳能组件制造供应链上每个阶段的美国制造商提供税收抵免。
建议对制造商的抵免包括：太阳能组件7美分/W，集成组件11美分/W，光伏电池4美分/W，硅片12美元/ m2，多晶级硅料3美元/kg。
Strader表示："如果美国要在气候变化问题上有所作为，制造业税收抵免就必须获得通过。”
拟议的税收抵免已让一家公司宣布了美国的组件制造计划。Convalt Energy公司购买了俄勒冈州前SolarWorld工厂的设备并搬到了纽约，建设了一处700MW的组件厂，计划于2022年开业。但如果没有美国的硅片和电池产能，公司仍会面临中国太阳能供货问题。
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SolarWorld的俄勒冈州制造厂，堆放的硅片。俄勒冈州交通局档案照片
Sutton表示，“这是一个缺失的空白。铸锭硅片是一个缺失的空白。有人说我们需要让更多的电池进入美国，完成我们需要的20GW[太阳能项目]。有人想建设电池生产线，但他们需要硅片，而这些硅片现在只能来自中国。因此会出现这种空白。”
"他们希望拥有这些美国工厂，但你的供货选择非常有限。为了这些人取得成功，要么他们接受现状，要么我们团结起来，投资硅锭和硅片生产。”
2021年8月，加州太阳能组件装配商Auxin Solar和前太阳能电池生产商Suniva向美国国际贸易委员会提出申请，要求将进口太阳能电池和组件的保障关税延长至2026年。在法庭文件中，Auxin公司表示，如果继续征收关税(最初源自2018年的一个完全不同的案例，这里不做讨论)，它就可以将硅片产能引入州内。Suniva公司声称，只有延长关税，它才能重新启动其在佐治亚州的休眠太阳能电池生产厂。显而易见，美国有雄心勃勃的公司，但美国太阳能制造业的未来很可能取决于以补贴、税收减免和竞争性关税形式给与的政府支持。
早在2011年，时任SolarWorld Americas总裁的Gordon Brinser在一篇专栏文章中就说到，"不管有没有中国的贸易商品，美国的太阳能市场和太阳能项目都会继续增长。太阳能会一直存在。唯一的问题是，美国的太阳能制造业是否仍将发挥作用。"
十年后，美国仍在努力解决这个问题。
