解释太阳能发电成本的大幅下降

在过去的四十年里，光伏组件的成本已经大幅下降了99%,它经常被吹捧为可再生能源技术的一个重要成功故事。然而，有一个问题一直没有完全解决：这种惊人下降的原因是什么？

麻省理工学院研究人员的一项新分析确定了导致储蓄的原因，包括最重要的政策和技术变革。例如，他们发现政府帮助发展市场的政策在降低技术成本方面发挥了关键作用。在设备层面，主要因素是“转换效率”的增加，即给定数量的阳光产生的电量。

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。今天的研究成果发表在《能源政策杂志》上，作者是麻省理工学院副教授Jessika Trancik、博士后Goksin Kavlak和研究科学家James McNerney。

该团队研究了通过改变模块和制造工艺来影响成本的技术层面(“低层面”)因素。太阳能电池技术有了很大的提高；例如，电池在将阳光转化为电能方面变得更加有效。Trancik解释说，像这样的因素属于一种低级机制，用来处理物理产品本身。

该小组还估算了“高级”机制的成本影响，包括边干边学、研发和规模经济。这方面的例子包括改进生产工艺，减少生产的缺陷电池数量，从而提高产量，以及大型工厂带来的显著规模经济效益。

这项涵盖1980年至2012年期间(模块成本下降97%)的研究发现，有六个低级因素占整体成本下降的10%以上，其中四个因素各占至少15%。Trancik说，研究结果表明，“有许多不同的‘旋钮’转动的重要性，以实现成本的稳步下降。”降低成本的机会越多，就越不可能很快用完。

研究表明，随着时间的推移，这些因素的相对重要性发生了变化。早年通过改进设备本身和制造方法，研发是降低成本的主要先进机制。然而，在过去的十年中，随着太阳能电池和组件制造厂变得越来越大，成本持续降低的一个最大的高层次因素是规模经济。

“这提出了一个问题，什么因素可以帮助继续降低成本，”Trancik说。"工厂规模有什么限制？"

Trancik表示，在政府政策方面，刺激市场增长的政策约占整体成本降低的60%，因此“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组合标准、上网电价和各种补贴。她说，政府资助的研发；d占了另外的40%--虽然公共R & ampd在前几年发挥了更大的作用。

她补充说，这是重要的信息，因为“关于这些政策是否有效存在长期的争论——它们真的在推动技术进步吗？现在，我们不仅能回答这个问题，还能说多少。”

Trancik表示，这一发现是基于设备级机制的建模，而不是纯粹的相关性分析，为技术创新和减排政策之间可以创造的“良性循环”提供了有力的证据。随着排放政策的实施，低碳技术的市场在增长，技术在提高，未来减排的成本可能会降低。“这种分析有助于我们理解为什么会发生这种情况，以及反馈的力量有多大。”

Trancik和她的同事们计划采用类似的方法来分析其他技术，如核电，太阳能设备的其他部分——所谓的系统平衡，包括安装结构和功率控制器所需的太阳能电池组件——不包括在这项研究中。“我们开发的方法可以用作评估不同技术成本的工具，包括回顾性和前瞻性，”Kavlak说。

“这开辟了一种不同的方式来模拟技术变革，从设备水平到政策措施，以及两者之间的一切，”Trancik说。“我们正在打开技术创新的黑匣子。”

麦克纳尼说：“展望未来，我们可以提高对通常使技术快速进步的因素的直觉。将这一工具应用于太阳能光伏发电仅仅是我们所能做的事情的开始。”

虽然这项研究侧重于过去的性能，但它发现的因素表明，“这项技术似乎有机会进一步增加成本。”研究结果还表明，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，但许多其他品种正在积极探索，可能具有更高的效率或更低的材料成本。

研究还强调了持续提高制造系统效率的重要性，制造系统在降低成本方面的作用非常重要。“在这方面可能会有更多收获，”Trancik说。

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