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作為科班出身的光伏人，謹以此文向那些為了人類能源可持續(xù)發(fā)展貢獻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，更不是實力最強的，但是誰都不可否認，他是誰都不可忽視的標桿性企業(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。后來他因為這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》。他當時還沒有意識到，這個發(fā)現(xiàn)在20世紀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)電機慢慢占據(jù)了整個世界。已經(jīng)有不少富有遠見卓識的物理學(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是那么的涼爽。在貝爾實驗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，他認為真正有意義的研究是實際的應(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)過簡單的計算，發(fā)現(xiàn)硅太陽能電池的效率理論極限高達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。
這一進步無疑是在黑暗中的一道閃電，突然大家都有了前進的方向。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%一路上揚到70年到中后期的14%。
然而真正的富有遠見的人是Gerald，他知道，問題還很多，距離實用還很遠。于是他辭掉了貝爾實驗室舒適的工作，搬到了西海岸，在斯坦福大學(xué)當起了教授，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)實用性的結(jié)合異常敏感，對漂亮的實驗數(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)當時研究的是類似的問題： 電子電路越來越復(fù)雜，如何改進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)。為計算機的計算速度提升作出了重大貢獻。
然而，他的師兄Bob遇到了很多困難。因為大部分硅基半導(dǎo)體器件和工藝設(shè)計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o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的主要原因主要在器件設(shè)計和后端封裝工藝，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)進步改善工藝成本，產(chǎn)品效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3. 技術(shù)進步首先發(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)濟發(fā)展的支柱和未來希望。當年的里根總統(tǒng)更是深紅陣營中的強力領(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)險投資人，大家聽到太陽能這個名詞都問：這是能給你免費熱水洗澡的技術(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年代的石油危機中恢復(fù)過來，頗有些好了傷疤忘了痛的感覺。感覺當年的研發(fā)完全是浪費錢。因此，同樣一份商業(yè)計劃書，改了又改，靜靜的在Bob的辦公桌抽屜里面放了3年。
功夫不負有心人，只要努力堅持總有人能賞識。到了1990年終于獲得風(fēng)險投資公司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堅定的認為，這一定律的驅(qū)動是技術(shù)進步，也就是說他要做質(zhì)量最好技術(shù)最先進的產(chǎn)品。為了達到這一點，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)計算，如果給別人家里安裝，一度電成本相當于3-4美金。而當時市電均價為6美分以下?？雌饋黼x大規(guī)模普及還有不少距離。
“隨著技術(shù)的進步，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構(gòu)開始購買sunpower的產(chǎn)品，進行發(fā)電效應(yīng)的測試。公司接了一個又一個研究項目，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，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 擔任公司CEO，自己退居二線專管大方向，而Tom Werner主要負責將公司產(chǎn)品成本進一步壓縮。
2004年為了達到壓縮成本的目的，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，光電池效率達到23.4%創(chuàng)下晶硅太陽能電池世界紀錄。
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)品有著強大的成本優(yōu)勢。而這個時候的歐洲開始進入政府補貼驅(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%，并且支持公司進一步研發(fā)，改進技術(shù)以降低成本，提高質(zhì)量。
2013年，公司業(yè)務(wù)全面增長，成本進一步下降，毛利進一步上升，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。
再次向為普及光伏能源做出貢獻的先驅(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，更不是實力最強的，但是誰都不可否認，他是誰都不可忽視的標桿性企業(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。后來他因為這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》。他當時還沒有意識到，這個發(fā)現(xiàn)在20世紀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)電機慢慢占據(jù)了整個世界。已經(jīng)有不少富有遠見卓識的物理學(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是那么的涼爽。在貝爾實驗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，他認為真正有意義的研究是實際的應(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)過簡單的計算，發(fā)現(xiàn)硅太陽能電池的效率理論極限高達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。
這一進步無疑是在黑暗中的一道閃電，突然大家都有了前進的方向。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%一路上揚到70年到中后期的14%。
然而真正的富有遠見的人是Gerald，他知道，問題還很多，距離實用還很遠。于是他辭掉了貝爾實驗室舒適的工作，搬到了西海岸，在斯坦福大學(xué)當起了教授，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)實用性的結(jié)合異常敏感，對漂亮的實驗數(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)當時研究的是類似的問題： 電子電路越來越復(fù)雜，如何改進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)。為計算機的計算速度提升作出了重大貢獻。
然而，他的師兄Bob遇到了很多困難。因為大部分硅基半導(dǎo)體器件和工藝設(shè)計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o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的主要原因主要在器件設(shè)計和后端封裝工藝，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)進步改善工藝成本，產(chǎn)品效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3. 技術(shù)進步首先發(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)濟發(fā)展的支柱和未來希望。當年的里根總統(tǒng)更是深紅陣營中的強力領(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)險投資人，大家聽到太陽能這個名詞都問：這是能給你免費熱水洗澡的技術(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年代的石油危機中恢復(fù)過來，頗有些好了傷疤忘了痛的感覺。感覺當年的研發(fā)完全是浪費錢。因此，同樣一份商業(yè)計劃書，改了又改，靜靜的在Bob的辦公桌抽屜里面放了3年。
功夫不負有心人，只要努力堅持總有人能賞識。到了1990年終于獲得風(fēng)險投資公司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堅定的認為，這一定律的驅(qū)動是技術(shù)進步，也就是說他要做質(zhì)量最好技術(shù)最先進的產(chǎn)品。為了達到這一點，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)計算，如果給別人家里安裝，一度電成本相當于3-4美金。而當時市電均價為6美分以下?？雌饋黼x大規(guī)模普及還有不少距離。
“隨著技術(shù)的進步，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構(gòu)開始購買sunpower的產(chǎn)品，進行發(fā)電效應(yīng)的測試。公司接了一個又一個研究項目，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，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 擔任公司CEO，自己退居二線專管大方向，而Tom Werner主要負責將公司產(chǎn)品成本進一步壓縮。
2004年為了達到壓縮成本的目的，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，光電池效率達到23.4%創(chuàng)下晶硅太陽能電池世界紀錄。
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)品有著強大的成本優(yōu)勢。而這個時候的歐洲開始進入政府補貼驅(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%，并且支持公司進一步研發(fā)，改進技術(shù)以降低成本，提高質(zhì)量。
2013年，公司業(yè)務(wù)全面增長，成本進一步下降，毛利進一步上升，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。
再次向為普及光伏能源做出貢獻的先驅(qū)們致以最高的敬意。
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