太阳能发电成本下降的原因

在过去的40年里，光伏组件的成本下降了99%

在过去的40年里，太阳能光伏组件的成本已经下降了99%，这一戏剧性的下降常常被吹捧为可再生能源技术的一个主要成功案例。但有一个问题从未得到充分解决:到底是什么导致了这一惊人的下降?

麻省理工学院(MIT)研究人员的一项新分析指出了节约的原因，包括最重要的政策和技术变革。例如，他们发现，帮助市场增长的政府政策在降低这项技术的成本方面发挥了关键作用。在设备层面，最主要的因素是“转换效率”的提高，即从一定数量的阳光中产生的电量。

这些见解有助于为未来的政策提供信息，并评估是否可以在其他技术中实现类似的改进。这项研究结果发表在今天的《能源政策》(Energy Policy)杂志上，由麻省理工学院(MIT)副教授杰西卡·特兰西克(Jessika Trancik)、博士后戈克辛·卡夫拉克(Goksin Kavlak)和研究科学家詹姆斯·麦克纳尼(James McNerney)共同撰写。

该团队研究了通过更改模块和制造过程影响成本的技术级别(“低级”)因素。太阳能电池技术有了很大的进步;例如，这种电池在将阳光转化为电能方面变得更加高效。Trancik解释说，这类因素属于处理物理产品本身的低级机制。该小组还估计了“高层次”机制的成本影响，包括通过实践学习、研究和开发以及规模经济。例如，改进的生产工艺减少了产生缺陷电池的数量，从而提高了产量，以及大得多的工厂带来了显著的规模经济。

这项研究涵盖了1980年至2012年(模块成本下降了97%)，研究发现，在整体成本下降中，有六个低水平因素各占10%以上，其中四个因素至少占15%。Trancik表示，研究结果表明，“要实现成本的稳步下降，有许多不同的‘旋钮’可以转动是很重要的。”减少成本的机会越多，它们很快被耗尽的可能性就越小。

研究显示，这些因素的相对重要性随着时间的推移而改变。在早些年，通过改进设备本身和制造方法，研究和发展是主要的降低成本的高级机制。然而，在过去十年中，随着太阳能电池和模块制造工厂变得越来越大，成本持续下降的最大单一高水平因素一直是规模经济。

Trancik说:“这就提出了一个问题，哪些因素可以帮助成本继续下降。”“植物的大小有什么限制?”在政府政策方面，Trancik说，刺激市场增长的政策占总成本下降的60%左右，因此“这在降低成本方面发挥了重要作用。”刺激市场增长的政策包括可再生能源投资组合标准、上网电价和各种补贴等措施。她说，政府资助的研发占另外40%，不过公共研发在早些年发挥了更大的作用。她补充称，这是重要的信息，因为“长期以来，人们一直在争论这些政策是否有效——它们真的推动了技术进步吗?”现在，我们不仅能回答这个问题，我们还能说多少。Trancik说，这一发现是建立在对设备级机制建模的基础上，而不是纯粹的相关性分析的基础上的，它为技术创新与减排政策之间可能产生的“良性循环”提供了强有力的证据。随着排放政策的实施，低碳技术市场的发展，技术的进步，以及未来减排成本的下降。“这种分析有助于我们理解为什么会发生这种情况，以及反馈会有多强烈。”

Trancik和她的同事们计划类似的方法应用于分析其他技术,如核能,以及其他地区的太阳能装置——所谓的平衡系统,包括安装结构和电源控制器所需的太阳能模块,这并不包括在这项研究。Kavlak说:“我们开发的方法可以作为一种工具，对不同技术的成本进行回顾和展望。”Trancik表示:“这开启了一种不同的技术变革建模方式，从设备层面一直到政策措施，以及介于两者之间的一切。”“我们正在打开技术创新的黑匣子。”“展望未来，我们可以提高自己的直觉，即通常是什么因素促使技术迅速进步。”把这个工具应用到太阳能光伏发电只是我们所能做的开始。

尽管这项研究关注的是过去的表现，但它确定的因素表明，“这项技术似乎确实存在进一步提高成本的机会。”这些发现还表明，研究人员应该继续研究晶体硅的替代技术，晶体硅是当今太阳能光伏技术的主要形式，但许多其他种类的技术正在积极探索，它们可能具有更高的效率或更低的材料成本。

这项研究还强调了在提高制造系统效率方面继续取得进展的重要性，这些系统在降低成本方面发挥了重要作用。Trancik表示:“在这个方向上，可能会有更多的收获。”