美國不再生產太陽能電池板

編譯 胡德良 郭嬌云

美國研究人員嘗試了非常規的太陽能設計，如圖中的熱電板

你可能不會知道這一點：在郊區屋頂和太陽能電場，你發現的那種標準的黑色含銅太陽能電池板，也叫硅光伏太陽能電池，這種電池在美國誕生和發展。

首先，這項技術是在美國發明的。1954年，貝爾實驗室的三名美籍工程師發現：當硅片暴露在陽光下時，電子會自由地流動穿過硅片。

其次，這項技術是在美國部署的。1958年，美國海軍將太陽能電池板拴在“先鋒1”號衛星上，這是美國的第二顆太空衛星。

第三，有一段時間，太陽能電池板是在美國制造的。20世紀60年代和70年代，美國的公司主導了全球太陽能市場，申請了大多數太陽能專利。一項研究顯示：截至1978年，美國的公司占據了全球太陽能市場的95%。

這里有一個關鍵的短語是“有一段時間”。盡管目前太陽能市場比以往更大，但是太陽能電池板不再真正是美國制造的了。從20世紀80年代開始，該行業的主導地位轉移到日本，然后轉移到中國。當今，世界上最大的10家太陽能電池制造商中，只有一家是美國公司。

過去的幾十年里，這些關于發明、全球化和去工業化的故事一直是美國經濟的一種背景基調。最近，政策制定者似乎急于對此采取一些措施。不久前，參議院中包括兩黨在內的議員以明顯多數的優勢通過了一項議案，該議案旨在保持美國的“技術競爭力”。在未來幾年內，美國將要花費1 000多億美元用于基礎研究和開發。

作為基礎設施提案的一部分，喬?拜登（Joe Biden）已經要求國會授權審批350億美元用于清潔能源研發。左派觀察家們認為，這筆資金少得可憐。他們指出，這些資金大約相當于美國人每年在寵物食品上的花費。

對于這些觀察家們的擔憂，我表示同情。然而，我寫出這些建議，是因為我對于他們擔憂的事項懷有一個更大的疑問：我不確定研發是否能夠解決我們的問題。或者說，至少我不確定國會想要授權的那種研發是否能夠解決我們的問題。

讓我們回顧一下過去。研發費用通常是指在看不到明顯的市場應用或沒有直接市場應用的情況下，用于研究的支出。在研發支出方面，美國在世界上處于領先地位，而且幾十年來一直如此。中國排在第二位，但該國的研發支出還在增加。研發可能聽起來是一個深不可測的無聊話題，就像有關醫療數據或撥款審批的爭論一樣，但研發是圍繞著工業文明中一些最深刻的、未能解決的問題展開的。為什么有些技術得到了發展，而其他技術沒有得到發展呢？為什么有些國家比其他國家富裕得更快？我們如何才能盡快地改善人們的物質生活？政府能夠采取措施提供幫助嗎？最重要的是，經濟增長從何而來？ 這就是我們在爭論研發問題時需要討論的內容。

我認為太陽能產業的歷史非常重要，原因就在于此。下面的論述得益于我的閱讀以及跟馬克斯?杰內克（Max Jerneck）的交談。杰內克是斯德哥爾摩經濟學院的研究人員，他記錄過美國和日本的太陽能歷史。

20世紀70年代末，美國的太陽能產業處于危機之中，然而這一點并不明顯。當時，吉米?卡特（Jimmy Carter）總統和國會剛剛成立了能源部。能源部承諾，要拿出美國致力于開發新型軍事技術的嚴肅態度來對待新能源技術開發。工程師們看到，太陽能的未來一片光明。但是，隨后一系列的變化使美國經濟陷入困境。美聯儲將利率提高到歷史最高點，使美國人更加難以獲得汽車貸款了。同時，美元兌換其他貨幣的匯率上漲，使美國出口商難以向國外銷售商品。卡特總統和羅納德?里根（Ronald Reagan）總統放松了針對“企業惡意收購”而出臺的規定，允許華爾街交易員強迫公司關閉或剝離部分業務。1980年之后，里根還放寬了聯邦環境規則，同時解散了新成立的能源部，取消了對太陽能等替代能源的支持。

此前，美國制造商一直在努力與來自東亞的進口產品競爭。現在，這些制造商破產了，創業公司關閉了，專家們離開了這個行業。企業惡意收購商迫使埃克森等石油公司出售或關閉其小型的太陽能研發部門。美國，這個曾經生產全球所有太陽能電池板的國家，見證了自己擁有的市場份額損失殆盡。1990年，美國公司生產的太陽能電池板占全世界的32%；到2005年，美國公司只生產9%的太陽能電池板了。

這種突然的放棄使日本受益。20世紀80年代，日本、德國和中國臺灣等國家和地區的公司購買了美國公司出售的專利和業務部門。1980年，可以說日本沒有任何太陽能產業；而到了2005年，日本的太陽能電池板產量幾乎占了世界的一半。

這好像是國會希望阻止的那種經典故事。然而，研發跟美國太陽能產業的崩潰幾乎毫無關系。從1980年到2001年，除了其中一年之外，美國在太陽能研發方面的投入每年都超過日本。我再重復一遍：美國在太陽能研發方面的投入每年都超過日本。但是，美國的這一技術前沿領域還是失守了。

問題不是說美國當時缺乏研發支出，而且現在也不缺乏研發支出，關鍵是要有一套假設指導美國如何思考高科技開發。

無論是20世紀80年代還是當今，美國的研發體系旨在進行沒有明顯直接應用的基礎科學研究。在20世紀80年代初的美國，大多數太陽能公司正在為未來預期中的大規模市場做準備，這些市場是住宅的屋頂和大規模電網的太陽能農場，兩者都要求太陽能電池板比時價更便宜，效率更高。換句話說，太陽能電池板是需要研發的。

在實力強大的日本通商產業省的策劃下，日本的產業政策將重點放在了為技術找到商業應用。此外，通商產業省還為那些希望投資于應用的公司提供持續的支持性資金。因此，日本的公司在壓力下要盡快將太陽能電池板納入生產中。幾年內，這些公司找到了太陽能電池板的首個主要商業應用場景——將其應用于袖珍計算器、手表和其他消費電子產品中。這些設備不需要太多電，20世紀80年代特別適合使用太陽能電池板的就是這些設備，而不像當時研發報告中所說的那樣，未來使用太陽能電池的設備在理論上會變得五花八門。

盡管產品不夠完美，但日本公司愿意快速交貨，這最終幫助日本太陽能在公用事業上得到了大規模的發展。隨著大規模生產出更多的太陽能電池板，日本公司在這方面做得更加出色了。這些公司學會了如何降低生產成本，這種“邊做邊學”的方式最終使太陽能電池的成本降下來，比美國理論研發所能做到的成本還要低。最近，威斯康星大學公共政策教授、《如何讓太陽能變得廉價》（ How Solar Energy Became Cheap）一書的作者格雷格?內梅特（Greg Nemet）告訴我說：“中國的企業效仿了這一技術，分享了日本在全球太陽能行業的市場份額。”

從更廣的角度來看，你可以看到美國人對技術的思考存在一個更加深刻的問題。我們往往會將這種思考過度智能化，這也許是反直覺的。這里有一個例子：在某個時候，可能你家里的某個水龍頭在漏水，如水槽或淋浴器，你必須把冷水旋鈕調到合適的位置才能真正關閉水流。你是如何學會以正確的方式轉動旋鈕的呢？你找到并閱讀了一本關于“水龍頭漏水高級研究”的大學教科書嗎？或者，你就是隨便擺弄旋鈕，直到學會了如何使其運行？如果你不得不寫下一份說明，要你闡述如何轉動旋鈕才會使其不漏水，你能做得來嗎？

不讓水龍頭漏水是人類學家所說的隱性知識中的一個例子，這些信息儲存在人的頭腦中，難以解釋。高科技需要的隱性知識會多得多，美國的體制通常不承認這一點。對于如何批量生產汽車或太陽能電池板的理解，并不存在于書本或專利文件中；這種理解存在于生產線上工人、組長和工程師的大腦與身體中。無論是底特律、硅谷還是深圳，只要有工程師、設計師和工人聚集，這些地方就會一直是發展的源泉，其原因就在于此。

美國的研發旨在修復所謂自由市場帶來的失敗——任何公司都沒有動力為科學而資助科學。可以肯定的是，這種方法已經帶來了進步，特別是在醫學方面。例如，新冠肺炎mRNA疫苗的誕生得益于多年來不辭辛苦的“純”研究。然而，正如尼斯卡寧研究所的學者塞繆爾?哈蒙德（Samuel Hammond）指出的那樣：這種“純”科學和應用科學之間的區別是虛幻的。研發是有用的，但最終只有大規模部署技術的組織才能真正將技術前沿向前推進。 我們不需要政府單獨資助更多的科學項目，我們需要政府支持一個蓬勃發展的產業部門，激勵公司去部署新技術，就像日本政府所做的那樣。

拜登政府似乎意識到了只投資于“純”研發帶來的一些問題。“美國就業計劃”提議，花費200億美元用于新的“區域創新中心”，這些中心將要把公共投資和私人投資聯合起來，加快各種能源技術的開發。“美國就業計劃”的另外一個目標是打造10種新型“開創性設施”，相當于大型示范項目，這些項目將致力于解決去碳化過程中一些最具挑戰性的應用問題，例如，制造出零碳鋼和零碳混凝土。我認為，與在研發本身投入更多資金相比，這些措施更有希望。

應對氣候變化需要我們擺正研發的位置。當今，美國的溫室氣體年排放量占全球的11%。自20世紀90年代以來，美國的排放量占比已經下降，并且還將繼續下降。然而，無論在全球碳排放中的占比如何，美國仍然是世界的研發實驗室，仍然保留著最大、最豐富多樣的消費市場。美國為世界服務的最佳方式之一是：在本土開發技術，使去碳化變得成本更低、更易于做到，然后將這些技術出口到國外。但是為了履行這一職責，美國將不得不投資于現實世界的技術。大學研究人員的大量專利并不能拯救世界，工程師、工人和科學家一起合作就有可能會拯救世界。

關于這一切，還有一種一閃而過的想法：我意識到，把太陽能電池板說成是美國的技術，可能顯得不太得體。科學和技術是人類的遺產，怎么會有國界呢？喬納斯?索爾克（Jonas Salk）是脊髓灰質炎疫苗的發明者，當有人問及誰擁有該疫苗配方的專利時，他說：“你能為太陽申請專利嗎？”但是，將太陽能電池板描述為“美國的”，并不是說只有美國人才有權使用或制造太陽能板。這樣說是想要指出：技術是由特定的人在特定的地方開發的，我們應該關注什么樣的地方最能推動有用的技術向前發展。對于重大流行病帶來的不可避免的現實我們需要有一個清晰的認識。像美國或歐盟這樣大型、富裕、工業化的市場，應該能夠在緊急情況下為本土制造出足夠的商品。但是，去年美國竟然不能生產本國使用的口罩，這是很荒謬的。當然，任何國家都不可能專門生產每一種產品，但是就目前而言，各國都是全球經濟體系的基本單位，它們應該有能力在緊急情況下為本國居民提供高科技必需品。

資料來源 The Atlantic