2017-12-04 | 編輯:Delilah Lin 550 瀏覽人次

太陽能電池跌價法則話從頭,史旺森談「史旺森定律」

談到半導體就想到「摩爾定律」,而在太陽能領域,也有相對應的「史旺森定律」(Swanson’s law),這個定律敘述當太陽能電池面板生產量越多,廠商累積的經驗越豐富,成本也就越下降。定律的名稱,是來自於美國龍頭晶矽太陽能廠太陽能源(SunPower)創辦人理察‧史旺森(Richard “Dick" Swanson),但是史旺森本人卻說:「這定律不是我發明的。」

「史旺森定律」,或是應該正名為學習曲線定律,是這樣描述太陽能產業的:當太陽能電池模組累積產量加倍,價格平均會下降約 20%。史旺森表示,這個定律從太陽能產業發展初期就相當準確,到了現在也還是一樣適用,唯一的問題是,這個定律不該以史旺森命名,因為不是他發明這個定律的,但經年累月以來,產業界都把這條定律和他連結在一起,2017 年 11 月,史旺森特別發表文章以正視聽。

▲ 理察‧史旺森。(Source:德拉瓦大學)

那麼這條定律又是從哪來的?史旺森話說從頭,他最早是在 1975 年聽到這條學習曲線定律,當時是在光電專業論壇(Photovoltaic Specialists Conference),來自德州儀器(Texas Instruments),日後就職於美國能源部的講者保羅‧梅考克(Paul Maycock),告訴與會者了解學習曲線對產業有相當大的幫助。說明學習曲線就是:價格的對數,與累積總產量的對數,成一個比例關係。保羅‧梅考克之所以對學習曲線有如此了解,來自於當年德儀身為晶片大廠,在晶片製造過程累積的經驗,當時德儀發現這個學習曲線關係後,就用來預測未來晶片的成本。

目前也在能源部工作的羅伯‧馬高利司(Robert Margolis)則於 2002 年在其哈佛博士學位論文《了解能源領域科技創新:以光電為例》(Understanding Technological Innovation in the Energy Sector: The Case of Photovoltaics)中闡述,幾乎所有製造業產品,在學習曲線圖上,也就是價格的對數與累積總產量的對數,都成一個固定的比例關係,那就是累積總生產量倍增時,生產成本就會下降 20%。

學習曲線定律也是各國政府之所以敢於大力補貼太陽能的原因,因為補貼使總產量拉高,最終會增快太陽能降價的速度,而很快不用補貼,2011 年以後太陽能產業的發展正印證了這個理論。太陽能的確在各國政府補貼引爆大規模量產後,很快大降價,如今在世界各地的太陽能標案連續開出新低價,越來越多地區太陽能達到電網平價,已經很快就不再需要補貼。

但是學習曲線定律為何不是叫「德儀定律」,或是以論文作者馬高利司為名,而和史旺森扯上關係呢?這來自一場不怎麼美麗的誤會。史旺森於 1985 年接受美國能源部及電力研究院( Electric Power Research Institute )資助創立太陽能源,成為全球發展太陽能的先鋒,1990 年代到 2000 年代初期,當時太陽能價格極高,太陽能產業主要只在航太等專業領域應用,產業發展並不被看好;當時為了闡述太陽能產業的發展潛力,他在許多發表會,引用德儀學習曲線,說明太陽能未來也可以是普及的能源。

當時記錄他演講的記者,由於沒有產業界的背景知識,不知道他引述的學習曲線最初來自德儀,竟以為是史旺森本人發現的,於是撰寫報導時,就稱之為「史旺森定律」,而這條曲線又相當引人注意,於是一傳十、十傳百,這下整個產業界都知道「史旺森定律」,而且還成為太陽能產業的專屬定律,事實上學習曲線定律的發現與史旺森無關,他只是轉述,而學習曲線定律也不只適用於太陽能產業,而是所有製造業。

在產業界有一條以自己為名的定律應該是很光榮的,不過在史旺森的例子,卻是很尷尬的事,因為儘管媒體與大眾瘋炒史旺森定律,甚至連太陽能源本身都很樂於拿史旺森定律跟摩爾定律相提並論,提升公司的權威感,但是,整個產業界致力於研究成本下降預測的專家,統統都知道這條曲線的發現跟史旺森無關,於是他只好特別為文澄清。

雖然史旺森定律之所以叫史旺森是一場烏龍,但是定律本身的內容則無庸置疑地準確,因此史旺森也預期,未來太陽能電池模組的價格,仍然會依照學習曲線定律下降,在當前太陽能出貨量遠較過去激增的情況下,太陽能進一步降價速度也相當可期。史旺森認為,即使沒有補貼,太陽能也很快就會成為最便宜的電力來源。

以如今占太陽能電池市場約三分之一的鈍化發射極背面接觸(Passivated emitter and rear cell,PERC)太陽能電池為例,2 年前市場規模僅 5 吉瓦(gigawatt),2017 年市場規模預期將有 35 吉瓦,累積總產量已超過「倍增再倍增再倍增」,若以史旺森定律推估,成本將低於下降 2 成再 2 成再 2 成,即只剩原本的 51.2% 不到。

在產能大量開出使得總累積產量倍增速度加快的現況下,史旺森的樂觀預估在模組部分很快就會成真。不過,史旺森定律只適用於模組硬體製造部分,如今太陽能成本已經大多來自「軟」成本,尤其是行政、行銷、財務等成本,這些部分不受史旺森定律影響,未來太陽能成本將如何進一步下降,有賴於該如何簡化行政程序等製造以外的因素。

(合作媒體:科技新報

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