我們關注技術的進步，但是否將注意力聚焦在那些默默付出的創新者身上？疊瓦專利背后，也許是三段快要被遺忘的記憶。三段故事，三個時空線，勾勒出疊瓦的前世今生。感謝索比光伏網主編曹宇的嘔心整理，讓這段歷史再次帶給我們震撼和感動，以及喚起我們關于專利和創新的思考。

文：曹宇

執行這項秘密任務已過了半個世紀。—中科院半導體所306組

“我要推動世界普及光伏發電。”。——Richard Swanson，Sunpower創始人

"疊瓦組件一定是未來五年的主流。"——沃特維董事長，趙丹

1967年 北京 代號“651”&圓形的科技樹

這是29歲的王占國在中科院半導體所工作的第五年。1967年五月的一天，他受國防科工委14院的委托，執行一項科研任務，月底，他與同事一道，本赴上海。

任務代號：“651”。

任務內容：為“651”任務研制光伏電池，協助中國空間技術研究院發射衛星。

1965年8月，周總理主持中央專委會議，原則批準了中國科學院《關于發展中國人造衛星工作規劃方案建議》確定將人造衛星研制列為國家尖端技術發展的一項重大任務。并確定整個衛星工程由國防科委負責組織協調，衛星本體和地面檢測系統由中國科學院負責，運載火箭由七機部、衛星發射場由國防科委試驗基地負責建設。因是一月份正式提出建議，國家將人造地球衛星工程的代號定名為“651”任務。全國的人、財、物遇到“651”均開綠燈，這樣中國衛星就從全面規劃階段，進入工程研制階段。

國防科工委提出，希望用太陽能作為動力，讓衛星能夠長時間持續運行。

此時用太陽能發電對于當時各國而言都是前沿領域，何況一個建國后百廢待興的中國。完全零基礎的中國產業為此已經預熱了10年。

1955年夏，林蘭英，這位日后被稱為中國半導體材料之母、中國太空材料之母的傳奇科學家，成為賓夕法尼亞大學建校115年來的第一位中國博士，也是該校有史以來的第一位女博士。學習期間，適逢美國貝爾實驗室的物理學家運用固體物理理論解釋了半導體現象，并與冶金技術結合制成了世界上第一塊半導體鍺單晶，轟動了全世界。正在學習固體物理的林蘭英，迅速發現這項研究對國家戰略的巨大意義，開始了對半導體材料的研究。

之后，她被聘為從事半導體科研工作的索菲尼亞公司高級工程師，成功地介入了拉制第一根硅單晶，又為公司申報了兩項專利，論文陸續在權威學術期刊上發表，公司三次提高她的年薪，另一家半導體公司開出更高的價格，想挖走林先生。面對種種優惠條件和常人夢寐以求的誘惑，林先生沖破重重阻撓，于1957年毅然回國。她的積蓄全被美國當局扣押，回國后已經身無分文，卻帶回來價值20多萬元的500克鍺單晶和100克硅單晶，無償地贈給了中國科學院。

當時中國的半導體研究才剛剛起步，在蘇聯專家指導下，中國制定了《全國十二年科學技術發展遠景規劃》。美國學者曾斷言，中國要到60年代才能著手于半導體單晶材料的研究，但王守武，廖德榮，姜文甫等在林蘭英協助下，于1957年11月拉制了中國第一根鍺單晶。1958年秋，林先生用從國外帶回的硅單晶做籽晶，拉制成功了中國第一根硅單晶。到1962年秋，林先生悉心指導科研人員，利用自行設計制作的硅單晶爐，拉制成功了無位錯的硅單晶。

在有了基礎材料后，現年99歲的湯定元院士在1960年組建了硅太陽能電池研究組，1965年，半導體所306組黃景森，顧逢庚， 江明洛， 黃運衡， 陳宗圭 ，周增圻，李麗萍，梁基本，潘榮俊，彭明忠，孫殿照，孔梅影，錢福元及一室等有關人員使得 p+/n (n-襯底)硅太陽電池達到國際先進水平15%左右。

在那個各國都在用剛開始研究空天科技的年代，人類的科技樹是圓形的而非現在的線型結構。各個領域的材料要突破，設備要自主研發，往往需要舉國之力共同完成。

1985年 美國加州圣何塞 為科技而生的頂級血統

斯坦福教授Richard Swanson做了一個決定：接受能源部的研究基金，在做出20%效率的光伏電池樣品后，成立了一間叫做Sunpower的公司。

熟悉Richard Swanson的人一般稱其為“Bob”。隨后，他寫信給他的恩師James和Gerald：“我要推動世界普及光伏發電。”20年后，這句話被另外一個夢想家引用，他的名字叫埃隆馬斯克，在那一年創辦了Solarcity。

導師Gerald是光伏產業發展史上最重要的大牛之一，曾向愛因斯坦尋求智慧，于1954年在貝爾實驗室工作時研制了最早的硅基光伏電池，將光伏效率從不足0.5%提升至6%，也奠定了硅基光伏電池的主流方向。也是因為如此，全球才掀起了研究光伏電池的熱潮，美蘇日法等國均加入光伏電池的研究中，并希望將其用于航天產業，也正因如此，才有了中國的“651”任務。

這種科技界最頂級的“血統”，讓Sunpower一開始就走的“科技流”打法，在高效電池組件方面一直全球領先。Sunpower一直是最受業界尊敬的科技企業之一，不走尋常路，只為高效而生。

2012年蘇州 你好，理想

距趙丹退出江西瑞晶已經有一年時間。77年生人的趙丹家庭條件優渥，讀完MBA后，看到光伏產業潛力，于2007年10月開始與股東們籌建瑞晶。2009年3月，江西瑞晶投產，2011年擬上市前夕，趙丹拿了一筆錢退出。

“退出是半主動的。”趙丹說。但心里還是有點不舒服的他原本想再建一個光伏電池企業。2012年趙丹在常熟拿了塊地后，卻因緣際會遇到了沃特維的研發團隊。

這是一個原來做半導體產業的技術團隊，從事光伏研究五年后，遇到了美國和歐盟對中國光伏進行雙反，面臨整體裁員轉行的局面。趙丹覺得雙方聊得很投契，決定拉這個團隊一把。“當時幾百萬就可以控股。”這對彼時趙丹的身家來說不算什么，但他為了團隊的積極性，并沒有選擇這么做，而是選擇了共同創業，共獻資源，共同努力打造新的創新型的團隊。

沃特維有了資金支持后，開始把技術從實驗室導入到生產線上，成為當時整個中國光伏設備圈里面最后一個做串焊機的設備商。但沃特維成長很快，在2年之內打牢根基，第三年即拿到了當年出貨量第三的業績。

1967年5月底 上海 初見疊瓦

空間光伏電池有兩個特殊要求：耐久與高效。能耐得住高能宇宙射線的輻照，同時能在有限的面積內盡可能多發電。

王占國等人在做硅太陽能電池輻照和質子輻照實驗時發現，在1MeV電子輻照下，n+/p低阻電池比p+/n電池耐輻照20-30倍， n+/p高阻電池比n+/p低阻電池耐輻照4-5倍。6-8MeV質子輻照n+/p低阻電池比p+/n電池耐輻照5倍左右。供空間使用的硅光電池要選用 n+/p電池，最好用高阻的 n+/p電池。

在1967年年底召開的電池定型會上，這個結構正式被“651”任務采納。

而組件的設計，當時國際上通用的有兩種方式：平板結構和疊瓦結構。但兩種結構作為空間電池來說都有缺陷：平板結構電極容易損壞，疊瓦結構可靠?性較差，工藝復雜。

于是，黃運衡和 江明洛等研究人員創新地設計出了一種“搓板式”結構，結合了疊瓦與平板式的結構，每一條有10塊電池串聯構成，后一片電池背面壓在前一片電池主柵上，具備疊瓦擴大電池片受光面積的同時，減小了串聯電阻，也解決了電極保護問題。

科研團隊還出了點小意外，王占國手臂被輻照曬傷，直到半年之后才痊愈。

2001年 美國加州圣何塞 十六年后，谷底重逢

此時距離Richard Swanson創業已經過去16年。即使在早在1992年就做出了17%的量產高效電池，但與硅谷半導體產業飛速發展對比，無人問津的光伏發電產業顯得非常“落寞”。據說里根總統甚至在1986年拆除了白宮屋頂的光伏組件。

這十六年間，他被硅谷屢次拒絕，找過BP等石油公司，都以失望收場，90年代石油價格飆升，許多政府意識到需要有一種新的能源來削弱石油的統治地位，降低風險。許多機構和政府開始買一些Sunpower的產品，這時Sunpower和本田合作的光伏電動車在比賽中收獲冠軍，也讓其在專業領域聲名大噪。1997年，克林頓也提出“百萬屋頂”計劃，天合CEO高紀凡就于此時進入光伏業，但后續美國政府仍然是雷聲大，雨點小。

2001年，公司現金流捉襟見肘的Richard Swanson在創業16年后，于最谷底找到了同窗，畢業后去半導體領域發展的T.J. Rodgers。此時這位師弟已經是賽普拉斯半導體公司總裁兼CEO，他發現Sunpower的技術已經非常成熟，只差大規模生產降低成本。于是他寫了一張75萬美元的支票給Sunpower，助其實現規模化生產，隨后說服董事會，為Sunpower爭取到了800萬美元的投資，將成本大幅下降，賽普拉斯半導體公司同時向SunPower提供其在技術開發和大批量生產方面的技術專長。

2003年，Richard Swanson邀請Silicon Light Machine (Cypress Semi光學分公司)CEO，德國人Tom Werner 擔任公司CEO，自己退居二線專管大方向，而Tom Werner主要負責將公司產品成本進一步壓縮，T.J. Rodgers同時也兼任Sunpower的董事長。

2004年Sunpower發布了當時世界上效率最高的低成本硅太陽IBC電池A-300，效率超過20%，相比之下，當時量產光伏電池的效率僅為12%-15%。

至此，Richard Swanson十六年的“苦難”過去，迎來開掛的人生。2004年1月1日，德國頒布《可再生能源法》，這一年Sunpower第一座光伏電站在德國巴伐利亞州上線。

2005年，Sunpower于美國上市。

寫到這里，筆者想起常做的感嘆，不看這些苦兮兮的創業者，你就體會不了施羅德的偉大，德國人給全世界帶來怎樣的貢獻。

基因中對于高效率的追求，讓Sunpower除了一直都是世界最高效電池的生產商之外，還對任何提高電池與組件效率的技術感興趣。所以也引出下面出場的企業——Cogenra Solar，其發展經歷是個悲喜劇，研發方向不對導致企業經營不善，但卻意外的開發了疊瓦組件的密集單元互聯(DCI)技術，后來“賣身”給Sunpower卻因為在此前曾四處尋找買家而使得現在疊瓦的專利即使在美國企業之間，也是亂成一鍋粥。

2018年 蘇州 升維打擊

2015年，沃特維在串焊機市場排名第三，利潤不錯。但這群搞半導體的技術咖們是不會安于光伏產業的現狀的。“對于我們這樣的一家規模小，名氣不響亮的光伏組件設備供應商來說，要進一步發展，必須另辟蹊徑，我們只能通過新的路徑、新的產業發展方向上領先。那時國外的廠商基本上已經被國內設備廠商擠掉了市場空間，我們已經沒有什么可以模仿的了，只有創新才能讓我們有出路。我覺得，沃特維最大的競爭力就在于產品戰略定位。”趙丹說，“在這方面我們應該是最強的。”

趙丹給沃特維的定位是“小廠”，沒有精力去為全部技術路線鋪路，于是開始做“減法”，將前面幾年的凈利潤全部投入到疊瓦設備研制中，目標作出全球產業當時都沒有的疊瓦組件專用設備。疊瓦是電池片切成五片或六片，沃特維決定第一步從切兩片，做半片組件開始，而且一開始就直接跳過了手工階段，實現全自動。

這期間有大廠找沃特維合作開發MBB，當時他也有點心動，但后來考慮資源和精力實在有限，只能忍痛拒絕。“我們沒有能力同時開多個項目，在MBB與疊瓦的選擇中我們選擇了疊瓦，只有在“單位面積發電量與單瓦成本上都占優的技術才是未來的技術”。“我們人少、資金少，所以只能精準定位。”趙丹說，“我們認為疊瓦組件一定是未來五年的主流。”本身實現了財務自由的趙丹有的是耐心。“但即使這樣，三四年的沉寂期肯定是有的。”

作為全新的技術工藝，疊瓦的設備研發科技樹同樣也是圓形的。疊瓦是一種在自動化方面沒有研究過的技術，雖然疊瓦組件很早之前就出現了，但是一直沒有實現自動化。蘇州沃特維瞄準了疊瓦的方向傾全公司之力鋪在這個項目上，一遍遍的看設計方案，一遍遍的選擇工藝路線，與行業內幾乎所有大廠都做了技術交流，集思廣益，斟酌利弊，最終選擇了5片的方式開始啟動，主要考慮的也是設備成本的問題。

研發人員不只要對設備的研發投入精力，還要對設備所需實現的工藝路線進行把握，這個超出了他們當時的能力。“但是我們堅持了下來。光導電膠的選擇我們的研發團隊就找了不下20家供應商，對各種不同基底的導電膠進行評估及測試，這對當時的沃特維來講確實是一個很大的壓力，最終從單瓦成本上的考慮我們選擇了國內的供應商進行合作。”趙丹感慨創新時的艱難，“但是事實證明我們的選擇是對的，光伏設備路線的發展對單位面積發電量與單瓦成本的追求是永恒的。”

雖然疊瓦在起步的時候沒有立即推開來，受限于成本及成熟度，但是半片激光劃片機這個中間產品在市場中在極短的時間里霸占了整個光伏組件工藝，推廣速度之快令人咋舌。半片激光劃片機只是沃特維在做疊瓦技術時所有工藝中的一個環節，但是這個環節也給行業帶來了震驚，所產生的收益遠遠大于投入，設備簡單實現方便。

1971年3月 甘肅酒泉 發射

1968年7月至11月，中科院半導體所306組團隊完成651任務的批量生產，總投片數5690片， 成品3350片，電池成品率為62%。組件經過專門的強化設計，能夠承受太空間的高強輻射。

但出于穩妥考慮，“東方紅一號”并沒有采用光伏這項當時最前沿的技術作為電源，而是用了化學電池。1970年4月24日21點35分,長征一號火箭帶著東方紅一號奔向了茫茫太空。11個月后的1971年3月3日，基于“東方紅一號”的備用衛星，“實踐一號”發射。這次，中科院研制的疊瓦組件隨之一起登上衛星軌道，同組同時彭明忠、孫殿照到基地見證了衛星發射。

“東方紅一號”在太空中工作了28天，而采用光伏電池的“實踐一號”，在軌道上運行了8年，于1979年6月17日隕落。通過對硅太陽能電池供電系統、主動式無源熱控制系統等長壽命衛星技術的試驗，為中國設計和制造長壽命衛星提供了寶貴經驗，尤其為衛星的電源、熱控制和無線電測控系統的研制開辟了成功的道路。

但對于306組等人而言，完成科技預研后，中科院半導體所的工作就結束了，又將眼光轉到下一個方向中去。

而疊瓦技術，在當時因為有保密需要,并沒有申請專利，而是作為機密文件被保存起來。該項科技成果最早公開的文字記錄是在1977年，在中國科學院檔案館科技成果登記表中，后來解密才得以公開。直到1978年，半導體所才因為當年的重大貢獻獲得全國科學大會頒發獎狀，和榮獲中國科學院重大科技成果獎。

2019年 蘇州 疊瓦企業背后的男人

這是一個從零開始的項目。激光劃片疊瓦工藝中的最大難點，在沃特維做疊瓦之前，市場上的激光劃片機速度慢，碎片率高，熱影響區域大，沒有完整的切割工藝，做完疊瓦后沃特維成了行業內激光的專家。速度問題也困擾了這個項目，但是傳統串焊機速度也就在1800片每小時，疊瓦要切5-6片速度只能到300片左右，300片的速度太低了，不能有效降低成本，那這個項目就會失敗。

最早向沃特維拋來橄欖枝的是賽拉弗。疊瓦的組件功率可以達到HIT組件的功率而設備投資只有HIT設備的零頭。總經理李綱在光伏制造業一線多年，看到疊瓦組件發展潛力，賽拉弗迅速與沃特維展開了合作，并迅速用疊瓦組件占領了海外的高效組件的市場。

從隆基樂葉發布的數據看，相比常規組件，半片組件的功率高3.5%，疊瓦面積多2%，功率高12.5%，同等瓦數下，疊瓦發電量多7%左右。

2018年，光伏產業開始了新一輪的技術升級浪潮。半片與疊瓦技術受到前所未有的重視。賽拉弗、東方環晟、東方日升、隆基樂葉、天合光能、通威、中來、一道新能源、愛康、協鑫、晶澳、阿特斯、鈞石等企業都或多或少上馬了疊瓦項目。

阿特斯瞿曉鏵專門來沃特維考察，有著深厚技術背景的他看到半片組件提高封裝效率、減少遮擋損失和降低發熱等優點，隨即立項，2018年下半年進入量產階段，2019年批量出貨后，阿特斯宣布，不再生產全片組件，以半片為主，疊瓦為輔。

自此，從2014開始疊瓦技術的研究及配套裝備研發的沃特維，以7項發明專利、37項實用新型專利和6項軟件著作權，作為中國疊瓦工藝及設備發明專利的唯一擁有者，終于迎來收獲季：目前半片設備已經出貨約600臺，占市場80%的份額，疊瓦設備，成為這兩個領域當之無愧的第一品牌。商務條件差不多的情況下，客戶一定會選擇沃特維。

疊瓦崛起之勢，不可阻擋，但壓力仍然存在，疊瓦，到底是否涉及專利侵權?

疊瓦戰局 誰的疊瓦?

很少有一項技術 像疊瓦這樣，對產業有這么大的震動，又有這么多的爭議。

目前疊瓦技術專利主要集中在Sunpower以及Sunpower與中環、東方電氣合資的東方環晟、Solaria、Solarcity以及一眾中國疊瓦企業身上。

上文提到的Cogenra Solar在這件事上“功不可沒”。該公司在被Sunpower收購前曾與Silevo公司共享，后來Silevo被SolarCity收購，Cogenra在2016年將SolarCity告上法庭，認為Silevo盜用自己的專利技術并申請了多項專利。另外一種說法是SolarCity也曾想收購Cogenra，在做前期盡職調查的時候獲得了技術機密，Sunpower認為SolarCity如同埃隆馬斯克引用Richard Swanson的理想一樣，將疊瓦技術“引用”了。但對這些指控，SolarCity是堅決否認的。

另外一個外國企業是Solaria。Solaria總部位于美國加州硅谷，擁有涵蓋材料、工藝、應用、產品、制造自動化和設備等方面的100多項專利。這在筆者看來是一家比較有趣的企業。在組件、支架方面都擁有專利，但并沒有量產疊瓦，而是賣了很多授權。曾狀告賽拉弗、協鑫，后與賽拉弗取得和解，也把疊瓦技術賣給了一道新能源。而Cogenra曾租用過Solaria的廠房，所以很多事情變得更加撲朔迷離。有消息稱，該企業拒絕了對一家取得他們授權的臺灣公司請他們在知識產權爭議的案件提供支持。

對此情況筆者也沒辦法判斷，只是在咨詢專業人士后，提醒國內企業一句：授權者必須承擔連帶責任，給被授權者兜底，不然可能帶來很高的法律風險。

而Sunpower也宣布將于中國市場展開維權行動，也讓國內關于疊瓦專利的討論熱議不斷。目前通威、賽拉弗、阿特斯等企業也都宣稱有完全自己知識產權的疊瓦專利。對于趙丹而言，目前疊瓦的設備專利都在沃特維這里，但他的客戶卻為之困擾。

據業內人士介紹，目前科研企業為保護自己的利益，在作出稍微明顯一點的創新后，都會申請技術專利，即使被駁回，也可以通過申訴后有機會通過取得專利。因此在國內也能見到有企業申請了過萬項專利，這其中其實絕大多數都是微創新。

對此應對的辦法一般有三種：通過優化設計找到更好的方案，或者花費一些額外的成本繞過專利，以及等待專利過期。目前疊瓦的核心工藝已經過期，主要的專利糾紛在于工藝流程、組件結構和電路排布上面，中國企業通過前兩種方式，是有機會在不侵犯Sunpower專利的情況下生產并銷售的。以賽拉弗為例，串焊方式與Sunpower的不同。

但達摩克斯之劍仍然懸在中國企業頭上，雖然中國疊瓦企業有自信將產品合法的投放市場，但對于美國等市場仍然心存疑慮。“我們主要擔心在批量出口時被對手狙擊。”一位組件企業技術負責人告訴Solarbe索比光伏網記者，“專利訴訟耗時耗力，一旦戰線拉長，即使最后勝訴，但那批組件已經在倉庫里呆了太久，對于我們來說，無論結果如何，都是失敗的。”

2019年3月 蘇州 遲到50年的掌聲

呂芳，可再生能源學會光伏專委會秘書長，熱心推動產業發展，同時不忘追根溯源，被許多光伏前輩叫做“光伏閨女”。

2018年的一天，呂芳受邀參加了中科院老科協半導體分會“芳華之年，赤子之心——揭秘半導體所為我國航天事業做出的貢獻”的學術沙龍活動。當廖顯伯先生介紹了六十年代半導體所的年青科技人員，在歸國科學家成眾志先生于1966年2月從“研制衛星籌備工作會議”上領受“651”任務后，奮發努力研制這顆人造衛星的“10公分微波信標機”和以和以黃運衡、周增圻、陳宗圭、潘榮浚為領導骨干的“硅太陽能電池”的研制過程后，呂芳深受感動之余，也發現這是中國乃至全世界最早的疊瓦組件之一，只是因為保密原因，沒有被外界得知。而如果疊瓦是一個已經發明了五十余年的技術，那么對中國企業來說是有力的支持。

于是，2019年3月15日，在呂芳的組織下，自國內外相關科研院所、組件企業、設備和材料供應商、電站業主、測試認證機構的400余名行業精英齊聚蘇州，就疊瓦技術的工藝、性能、裝備、材料、成本以及專利等話題進行了熱烈的探討。

廖顯伯先生在會上揭秘了中科院半導體所50年前肩負秘密任務，研制航天用疊瓦光伏組件的經歷，也就是上文所說的那些事跡，并拿出了黃運衡保存的一塊當年的組件現場演示。

這讓國內疊瓦組件的從事著非常振奮。趙丹很是感慨的對廖老說：“要是早點看到您這個組件，我們能在設計上少走很多彎路。”

50年前，大批科研工作者實業報國的理想，全中國人民族復興的夢想;50年后全球最領先的綠色高科技產業，大國崛起中國制造的代表，在這里跨越時空，交匯一堂。

在主持人沈輝教授的提議下，與會人員全體起立，向老一輩光伏工作者報以長時間的熱烈掌聲。在漫長的歲月中，這些老一輩科學家的工作無人知曉，但他們的功績卻影響了整個中國乃至世界。

這些掌聲，遲到了50年之久。