太阳，这个地球上光与热的来源，自人类诞生伊始，就成为了被歌颂与探索的对象。
古埃及的太阳神“拉”（Ra）被认为是众神之父，是埃及的第一代国王，因此在埃及法老的徽章上都标明了“拉之子”的字样。无独有偶，在古希腊、古印度、古波斯、古代中国等诸多古老灿烂的文明中，太阳神都是古代神话中的重要代表。
古埃及太阳神Ra的壁画。图源：维基百科
走下神坛：从太阳神到太阳能
古代人类对太阳并非完全盲目崇拜，他们很早就意识到了利用太阳的光能和热能，可以让人类生活更加舒适。
公元前3世纪，古希腊人和罗马人开始利用镜子集中太阳光来照明。文艺复兴时期，天才艺术家达·芬奇发现，当时的人们普遍通过燃烧大量木材来取暖，他提出可以利用凹面镜聚集太阳光进行煮水、取暖，还发明了一种集中的太阳辐射来焊接铜的技术。
达·芬奇《哈默手稿》，关于太阳的运算与太阳能的设想。图源：大英图书馆
然而，真正利用太阳能进行机械制造的历史出现在工业革命以后。
1908年，美国发明家弗兰克·舒曼成立了阳光电力公司（Sun Shine Power Company）。1912年，舒曼在埃及建立了世界上第一个太阳能热发电站抽水厂。该工程使用了几个62米长的圆柱形抛物柱面镜，将阳光聚焦到吸收管上来收集太阳能，可以支撑水泵将超过20000升/分钟的水从尼罗河抽到附近的农田。
1916年3月杂志《电力实验者》封面刊登了舒曼的太阳引擎。图源：维基百科
1916年，舒曼在接受《纽约时报》采访时说道：“我们已经证明了太阳能在热带地区的商业价值，并且特别证明了，当我们储存的石油和煤炭耗尽之后，人类可以从太阳中获得无限的能量。”
太阳能与电的“姻缘”由此开始。
太阳能发电：走入寻常百姓家
太阳能发电真正成为可能还要得益于光电效应的发现。1839年，法国科学家贝克雷尔发现液体的光生伏特效应，即“光电效应”。
美国发明家弗里兹是公认的第一个光伏电池的创造者。1883年，他将硒夹在一个铁盘和金层之间发明出了第一个光伏电池。虽然这种光伏电池的效率很低，但它是现今光伏的起点。
1917年，波兰科学家切克劳斯基发明提纯单晶硅的拉晶工艺——直拉法（CZ）技术，后经改良发展成为太阳能用单晶硅的主要制备方法。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池。
……
基于这些发现，今天的太阳能产业逐步形成。
太阳能发电技术在20世纪前半段不断发展成长。直到1970年代之前，太阳能发电技术一般只用于军工领域，如美国将太阳能电池运用于卫星发射中。太阳能发电真正走入寻常百姓家还是在1970年代能源危机发生之后。
1973年第四次中东战争爆发，石油输出国组织控制石油输出致使油价飙升，西方各国出现了能源危机，人们开始把太阳能的应用转移至民用领域。
1983年，美国在加州建立了当时世界上最大的太阳能发电厂。日本也在同时期开始积极推广太阳能发电，1994年日本实施补助奖励办法，在全国推广每户3000瓦的“市电并联型太阳能光电系统”，在第一年为每户补贴49%的经费。
1980年代美国加州的光热电站。图源：美国埃尔迈拉大学官网
1984年，我国第一座离网10千瓦光伏电站在甘肃省兰州市榆中县园子岔乡建成发电，中国太阳能开发建设的大幕由此正式拉开。
2007年9月，国家发展改革委发布《可再生能源中长期发展规划》，将太阳能发电列为重点发展领域，我国太阳能产业进入飞速发展期。自2013年起，中国就已成为世界最大的光伏市场。
在今天的中国，你很可能在山坡上、村庄中、屋顶上看到光伏发电板。从卫星到村庄，太阳能发电又用了半个多世纪，真正走入了寻常百姓家。
湖北巴东县宋家梁子村级光伏电站。王祖满 摄
太阳能的两面性：未来走向何方
目前，太阳能发电已成为全球新能源发电的主力之一，其类型多种多样。太阳能发电的方式主要分为太阳能光发电和太阳能热发电。
太阳能光发电包括我们最熟悉的光伏发电，及光化学发电、光感应发电和光生物发电等几类。光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能的一种发电方式，太阳能热发电主要有聚光型与非聚光型两种。目前应用较多的是塔式、盘式等聚光型太阳能热发电，即利用镜面将阳光集中起来，以便产生热能，再将热能进行转换。
较之于光伏发电，光热发电效率更高。但是由于太阳能热发电前期投入较大，且只有在发电量到达一定规模时其性价比优势才能得以凸显，这也解释了为什么光伏发电会在太阳能市场中占据主导地位。
甘肃酒泉10兆瓦熔盐塔式光热电站。图源：酒泉市科学技术局
清洁环保、政策补贴、未来趋势……这些词语都是我们想到太阳能发电时脑海中浮现的关键词。听起来应该多多益善的太阳能发电，为何还没有成为当下发电方式的主流？
主要困难有二：成本与消纳。
伴随着技术发展与政府补贴，当下光伏发电的建设成本已不再是产业发展的主要问题，这里讲的成本主要是运维软成本及补贴退坡后光伏持续发展的问题。
由于能量来源是天上的太阳，自然环境的变化对光伏发电影响较大。没有太阳就没有电，除此之外，刮风下雨也对光伏板有损耗，它需要大量的清洁与维护成本。
2019年4月，国家能源局发布了《关于推进风电、光伏发电无补贴平价上网项目建设的工作方案（征求意见稿）》，推动可再生能源平价上网已是大趋势。因广受国家补贴，光伏产业也被诟病患上“巨婴症”。据中国光伏行业协会统计数据显示，2018年，我国光伏行业缺口超过600亿元。在补贴退坡的形势下如何继续发展，是光伏产业亟需解决的问题。
青海玛多县光伏扶贫电站。王国栋 摄
发电容易消纳难，这是可再生能源普遍存在的问题，在太阳能发电领域也不例外。尽管近年来弃光现象有所下降，但是光电的调度与消纳依旧是影响产业发展的重要因素。
太阳能发电有随机性与波动性的特点，且我国光电产区与用电负荷区不匹配，存在电力供大于求、系统灵活性不足、参与系统调峰不够、外送通道容量受限等问题。补贴退坡再加上消纳不足，太阳能发电的发展面临更大压力。
太阳能发电未来走向何方？答案是一定要走，但要走的更科技、更智慧。
清洁能源使用是人类可持续发展的必经之路，太阳能发电不可放弃，唯有不断优化、不断突破才是最佳出路。
面对等问题，国家电网给出了泛在电力物联网这样一个解决方案。清洁能源消纳需要有“全国一盘棋”的思路。国家电网将在泛网体系下，逐步进行新能源云与综合能源体系建设，进一步助推新能源的消纳与调配。
当然，关于太阳能发电的新技术与新设想也从未停止，全球范围内，对于太阳能多种利用的综合探索一直在进行中。比尔·盖茨投资英国清洁能源初创公司Heliogen研发太阳能炼钢技术、菲涅尔光热发电技术、光伏光热混合能源发电技术……人类对于太阳能的探索从未停止。
英国Heliogen公司的太阳能实验基地。图源：Heliogen公司官网
从神殿走下人间，从军工走向民用，从现在走向未来……
在人类发展的漫长历史中，太阳的光与热不断给予人类生存的基本要素，同时也在指明未来能源的发展方向。
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