谁来做“第一个吃螃蟹的人”？

尽管贝尔实验室的太阳能电池价格高昂，但它并没有被束之高阁，而是找到了它的第一批客户——美国军方。第二次世界大战期间，美国在“回形针行动”中招募了很多德国科学家，汉斯·齐格勒（Hans Zeigler）便是其中一位。他在1955年参观了贝尔实验室，并提出了将太阳能电池用于卫星供电系统的想法。但当时美国商业核反应堆的建设如火如荼，作为火力发电的替代品，成本高昂的光伏渐渐失去了拥趸。直到1957年苏联发射了第一颗绕地卫星斯普特尼克1号（Sputnik 1），正在与之进行太空竞赛的美国不甘人后，光伏在美国航空应用中的地位才被迅速提升，因为普通的机载电池和燃料使用几天以后就会耗尽，而太阳能电池板可以在太空中工作十年以上。一些制造企业瞄准这个市场，购买了贝尔实验室的专利许可，制造出了商用的太阳能电池。从1958年到1969年，美国太空项目总计花费约5000万美元，购买了1000万块太阳能电池。到1972年为止，大约有1000个航天器用上了太阳能电池。太空应用为光伏产业发展提供了一个500万～1000万美元的市场。另外一些企业将太阳能电池用于电信中继站的供电系统中，随后又推出了太阳能收音机，这是第一款使用太阳能电池的民用消费产品。

20世纪60年代，日本夏普开始生产用于导航照明的太阳能电池，美国石油公司埃克森美孚的科学家埃利奥特·伯曼（Elliot Berman）在日本参观游览时偶然发现了这些光伏系统，随后提出在埃克森美孚内部生产，很快美国海岸警卫队和在墨西哥湾开发离岸钻井平台的石油公司也用上了这些太阳能电池进行导航照明，众多石油和天然气公司开始成为太阳能电池生产厂商的下游客户。由于这其中有很多国际大客户，所以光伏技术和应用产品由此传播到了多个国家。

截至1974年，自贝尔实验室的突破性进展以后，光伏产品已经存在了20年，但价格仍然很贵，每年只能为约100千瓦的小众市场提供服务，比如卫星、海洋导航辅助设备、通信系统和离网住宅等。

1973年10月，阿拉伯国家石油禁运使石油价格在三个月内翻了两番，能源问题成为政界和公众热议的焦点。同年，尼克松（Richard Milhous Nixon）总统发起“独立计划”（Project Independence），将能源问题作为1974年美国国情咨文演讲的核心：“到1980年，美国将不再依赖任何其他国家来提供我们工作、取暖和交通所需的能源。”美国政府宣布推动技术发展以应对能源危机，在石油禁运同月召开了著名的“樱桃山会议”（the Cherry Hill Conference），制定了光伏研发的目标，包括研发新材料、测试设备和大型发电系统。参会者建议1975—1985年投入2.5亿美元用于光伏研发，并将这一预算写进尼克松的“独立计划”蓝图当中。但实际上从1974—1981年，美国在光伏研发上投入了17亿美元，大大超过了预算总额。在此期间，美国能源部（DOE）和太阳能研究所（SERI）也相继成立，后者后来更名为美国国家可再生能源实验室（NREL）。从1976年美国国家可再生能源实验室发布“太阳能电池最高转换效率图”以来，到2022年1月的更新版，共收录了26种太阳能电池，包括晶硅电池、薄膜电池和各种新型电池，其中中国曾经上榜的世界纪录共计15项，2022年保持在榜的太阳能电池转换效率纪录有5项。

尼克松说，美国要“秉持阿波罗探月精神和曼哈顿计划的决心”，把能源独立作为“我们的国家目标”来对待，计划5年内为能源研究和开发投入100亿美元的资金，并希望带动同期2000亿美元的私营企业投资。联邦基金资助、新的能源机构、采购合同等各类利好因素齐备，吸引了数千名美国人进入光伏这一领域。

一项“大宗购买”（Block Buy）的公共采购计划，让美国能源研究与发展管理局（ERDA）可以从私营公司预订指定数量的光伏产品。虽然名为“大宗购买”，但实际采购量在今天看来少得可怜：比如1978—1979年，政府方面计划花费220万美元购买200千瓦的光伏产品，单价超过10美元/瓦，其中被采购的生产商甚至包括摩托罗拉在内。虽然购买量始终不大，但在1976—1981年期间，美国“大宗购买”计划的采购订单占了全球光伏产品采购量的17%。美国光伏公司的销售总额从1976年的700万美元增长到1982年的1亿美元。2022年11月，为了应对能源危机，降低用电成本，欧盟委员会也推出了一项类似的光伏“大买家”计划（Big Buyers Initiative），旨在支持城市或地区政府等公共机构批量购买屋顶光伏系统。

美国政府对光伏行业和可再生能源的重视在20世纪70年代末达到顶峰。1978年，美国国会通过了《国家能源法案》，其中的《公用事业管制政策法案》（PURPA）是卡特（Jimmy Carter）政府为全球光伏政策制定者留下的一个重要遗产，法案要求公用电力事业公司要从可再生能源的发电企业手中购买更多的清洁电力。美国加州在推进这一法案时最为激进，为在该州购买光伏系统的人提供了55%的税收抵免。后来风力发电的开发商反馈，可再生能源项目是边际成本比较低的长期资本投资项目，最好能有一个固定的收购价格，这样能保证资本回报。于是加州公用事业委员会（CPUC）在1985年制定了“临时标准报价合同#4”（Interim Standard Offer Contract #4，简称ISO4），还制定了固定的付款时间表。由于20世纪80年代初，能源价格预期步入上涨通道，这些电力采购合同的电价以每年7%的幅度上涨，电力公司保证在10年内以规定的价格收购风电。ISO4也成为后来德国和中国光伏“标杆电价”政策的一个雏形，尽管两国的政策电价与美国相反，是一路走低的。显而易见，ISO4的丰厚回报刺激了加州风力发电的繁荣发展，华尔街银行为当地风电项目提供了10亿美元的支持。1985年油价暴跌之后，ISO4经过重新谈判，风电收购价格大幅下降。

整个20世纪70年代，美国的前后三位总统都大幅增加了联邦在可再生能源方面的研发预算，国会为此拨付的资金十分充裕。1978年推出的《太阳能光伏研发法案》（The Solar PV R＆D Act）提出了“国家光伏计划”，为期10年，耗资15亿美元，致力于实现光伏发电的商业化落地。从1978年到1985年，美国仅为多晶硅技术的研发投入就超过8亿美元，美国能源部和喷气推进实验室为德州仪器、海姆洛克（Hemlock）等企业出资研究低成本的太阳能级多晶硅。1979年的伊朗伊斯兰革命和第二次石油危机，刺激卡特政府进一步推动光伏产业发展，制定了一项30亿美元的光伏产业研究计划。到20世纪80年代初，美国光伏企业的销售额占全球光伏市场的85%，而这其中70%的销售收入来自大型石油公司。它们的海上油气平台远离电网，大量使用离网的太阳能供电系统。因为1978年之前，石油公司用重达数百千克的铅酸电池供电，用完以后就扔到海里，对海洋生态造成污染，1978年美国环保部门禁止这种做法，所以它们纷纷转向采购太阳能电池。

但这样的市场繁荣景象没有持续多久，到了1981年，支持核能的里根（Ronald Wilson Reagan）当选总统，美国光伏产业风云突变。里根执政前，世界石油价格在1980年达到每桶35美元以上的峰值，而到1986年跌至每桶10美元。里根表示“能源部就不应该拿那么多钱”，将光伏研发预算从每年1.3亿美元削减到5000万美元，并将研究重点从应用端转向科研端。“大宗购买”计划也难以为继，比如1981—1985年，政府计划购买量为1000千瓦，实际执行的采购量只有9千瓦，还不够美国两户普通居民的屋顶户用光伏系统使用。里根甚至任命一名牙医——詹姆斯·B.爱德华兹（James B.Edwards）担任能源部长，后来更是下令关闭能源部（经两党成员反对没能通过），还解雇了太阳能研究所的负责人，裁员三分之二，并削减了80%的预算。1985年，沙特阿拉伯的石油产量过剩，价格暴跌，“能源独立”不再是一个令人忧心的问题，美国便“系统性地”取消了各类光伏发展计划。1986年，一个标志性事件是里根下令拆除了白宫屋顶的太阳能热水器，这些集热板是1979年卡特在位时安装上去的。此后多任美国总统都将白宫屋顶视作自己支持可再生能源的一个“秀场”，包括小布什（George Walker Bush）和奥巴马（Barack Hussein Obama）。1988年，里根政府的光伏研发资金相比于1980年的高峰时期削减了75%。

在整个20世纪下半叶，美国为全球光伏行业贡献了几十项技术突破，包括铝基浆料、氢等离子钝化、准正方形硅片等。马丁·格林教授统计发现，从1954年到2004年，光伏行业最重要的20项技术突破，其中的14项出现在1974—1981年，且几乎都诞生于美国。这些突破与政府支持密不可分，因为一半以上的技术是在美国能源研究与发展管理局和太阳能研究所推动产业发展时期研发出来的。

里根政府引领的长达数年的“光伏大撤退”，让日本和德国先后抓住机会，成为20世纪末在全球光伏领域的“执牛耳者”，比如1989年德国光伏研发金额首次超过了美国，日本的夏普、京瓷等公司在20世纪90年代迅速发展成为领先的光伏制造企业。