從事太陽能工作 : 未來十年的太陽能工作

太陽能有就業熱潮嗎？

根據美國勞工統計局的數據，從 2016 年到 2026 年，可再生能源工作是前兩個增長最快的職業。太陽能電池板安裝人員預計將增長 105%，而風力渦輪機服務技術人員將增加一倍。近年來，太陽能成本的下降提振了該行業，但也造成了不穩定的商業環境。合併、破產和裁員就是例子。根據麻省理工學院的研究，太陽能電池板組件成本的下降速度是所有能源技術中最快的，而且這一趨勢預計將持續下去。直到 2012 年，研究和開發是成本降低的主要驅動力，當時他們被歸功於模塊效率、材料價格和使用以及管理費用的變化。如果監管合作，更低的成本意味著更大的可及性和就業機會的增加。一些人認為，法規或未來法規的不確定性阻礙了太陽能公司的招聘。政治力量正在發揮作用，各州對可再生能源行業擁有重要權力。稅收減免、補貼、贈款和其他激勵措施都對太陽能行業施加了壓力。

多年來，經濟學家一直預計太陽能工作將有一個充滿希望的未來。根據美國勞工統計局的數據，太陽能電池板安裝人員 - 將成為 2016 年至 2026 年增長最快的職業。預計該職位在未來十年內將增加一倍以上，超過軟件等其他需求職位的增長率開發人員、執業護士和數據科學家。太陽能成本的穩步下降是這些樂觀預測背後的驅動力。根據 2017 年國際可再生能源機構的分析，太陽能的成本預計在未來十年內下降 60%。這將使消費者更容易獲得可再生能源，從而為家庭提供清潔太陽能所需的資金和就業機會激增。

太陽能發電

太陽能是一種通用的發電方式。它可以加熱水、加熱和冷卻房屋和商業建築，以及為路燈供電等。太陽能對於向偏遠地區和便攜式設備供電特別有用，因為它幾乎隨處可取，並且不需要燃料或連接到電網（用於從供應商向消費者輸送電力的互連網絡）。太陽能用於在公用事業規模上產生大量電力，並為個人家庭和企業供電。

• 公用事業規模的太陽能發電廠與煤炭和天然氣發電廠等傳統能源一起為電網提供大量能源。太陽能發電廠通常產生幾兆瓦的電力，相當於中小型燃煤或燃氣發電廠。仍處於規劃階段的電廠預計將產生數百兆瓦的電力，可與中型到大型燃煤電廠或核電廠相媲美。

• 商業太陽能被用於在未使用的土地、屋頂或停車結構（如辦公樓、倉庫和零售店）上安裝大量太陽能電池板（稱為光伏 (PV) 陣列）的企業使用。這些面板補充了酒店的電力供應，並且可能會產生比酒店有時使用的更多的電力。這些多餘的能源經常被賣回給當地的公用事業公司。

• 住宅太陽能由房主產生，他們在屋頂上安裝了太陽能電池板，為他們的家提供電力。這種太陽能正變得越來越流行。住宅太陽能通常由來自電網的常規能源補充，以在太陽能電池板無法滿足能源需求時提供額外的能源，例如在夜間或多雲時。

最常見的太陽能工作

地球上最豐富的勢能來源是陽光。如果有效利用，陽光有可能輕鬆超過當前和未來的電力需求。據研究，來自太陽的足夠能量每小時到達地球，可以滿足全世界全年的能源消耗。通過將太陽光轉化為電能而產生的太陽能將減少發電排放，同時降低長期能源成本。隨著太陽能變得越來越便宜，它有可能滿足世界日益增長的能源需求中的很大一部分。隨著其使用量的增加，對更多工人的需求也會增加。太陽能職位空缺包括財務、安全標準、物流和配送、軟件工程、建築繪圖、銷售和製造等職位，以及您在屋頂上看到的安裝陽光照射面板的人員。當今最流行的太陽能工作分為三大類。第一個是動手安裝和維護角色，這需要人們建造和維護太陽能電池板。接下來是銷售職位，將住宅和商業太陽能客戶與能源解決方案聯繫起來。最後，一些技術嫻熟且收入豐厚的“技術”角色，例如軟件工程師和電氣工程師，代表了太陽能行業向更先進的電力存儲和不斷增長的軟件需求的轉變。不出所料，當今大多數開放的太陽能工作都在能源和公用事業公司。但是，非傳統部門提供的太陽能工作崗位越來越多。促進太陽能使用的非營利組織、協助公司部署太陽能解決方案的諮詢公司、投資太陽能的銀行和金融服務、開展太陽能技術學術研究的教育機構、政府雇主招聘監管人員等等。

科研工作

由於太陽能仍在獲得普及和接受，因此研發是關鍵的行業組成部分。隨著產量的增加，持續的研究和規模回報的增加導致了一系列創新，這些創新降低了成本，同時提高了效率、可靠性和美觀性。例如，已經設計出的新材料能夠製造出成本低且重量輕的薄膜太陽能電池板，與玻璃或層壓塗層的太陽能電池板相比，這些太陽能電池板的製造成本更低且更易於運輸。科學研究和開發中的工作越來越跨學科，因此，物理學家、化學家、材料科學家和工程師經常作為團隊的一部分進行合作。大多數太陽能行業科學家在辦公室或實驗室工作，但他們也會花時間與製造設施中的工程師和加工專家一起工作。

• 物理學家使用數學來監測、測量、分析和推進理論來解釋物理現象。為了提高太陽能電池板的效率，物理學家與太陽能行業的化學家、材料科學家和工程師合作。物理學家還在發現用於太陽能電池板發電的新材料，例如薄膜光伏太陽能電池板。

• 化學家研究物質的性質、組成和結構以及支配物質相互作用的定律。太陽能行業的化學家可以利用這些知識來改進太陽能電池板的設計、設計用於製造太陽能電池板的新材料以及升級現有材料。由於大多數太陽能電池板由半導體材料製成，通常是矽基材料或有機化合物，而一些較新的薄膜電池板由有機材料製成，因此它們強調半導體材料。

• 材料科學家檢查不同材料的結構和化學特性，以創造新產品或改進現有產品。當前太陽能研究的重點是設計材料，尤其是薄膜電池，以及降低光伏面板的成本。材料科學家也在努力提高太陽能電池板的效率。太陽能電池利用的可用能量百分比稱為效率。大多數現代太陽能電池只能收集 10% 到 15% 的太陽能，有些電池板的效率可以達到 25% 到 30%。最後，材料科學家正在開發與建築集成的太陽能技術，以解決有關太陽能電池板因體積大而笨重而有損建築美學吸引力的常見抱怨。

太陽能工程工作

工程師使用科學和數學原理為技術問題設計具有成本效益的解決方案。他們的工作將科學研究與商業應用聯繫起來。大多數工程師在設計、測試和集成組件以創建新產品設計之前會指定精確的功能要求。工程師負責在設計階段之後評估設計的有效性、成本、可靠性和安全性。工程師嚴重依賴計算機來創建和分析設計以及模擬和測試太陽能係統。大多數工程師在辦公室、實驗室或製造工廠工作。工程師通常受僱於太陽能技術供應商，可能需要定期前往不同的工作地點。

• 材料工程師致力於開發、加工和測試用於必須滿足嚴格設計和質量標準的產品的材料。他們與太陽能行業中的半導體、金屬、塑料、玻璃和復合材料（這些材料的混合物）合作，創造出滿足太陽能電池電氣和化學要求的新材料。他們在原子水平上開發和分析材料，採用先進技術使用計算機建模程序複製這些材料及其成分的特性。

• 電氣工程師負責電氣線路的設計、開發、測試和監督。他們負責設計太陽能電池板的電路以及逆變器和佈線系統等配套設備。

• 工業工程師弄清楚如何以最有效的方式使用生產的基本要素——人員、機器、材料、信息和能源——來創造產品或提供服務。他們主要關注通過人員管理、創新和太陽能電池或鏡子的生產方法來提高生產力。為了最大限度地提高效率，工業工程師使用數學模型檢查產品規格並設計製造和信息系統。

• 機械工程師設計、製造和測試工具、發動機、機器和其他機械設備。太陽能行業的工程師在製造太陽能電池板的機器上工作。他們還設計和測試用於聚光太陽能發電廠的發電機和泵。

• 計算機軟件開發人員是為各種應用程序設計和構建軟件的計算機專家。計算機軟件用於預測天氣和陽光模式，以評估在特定區域產生太陽能的可行性和成本。發電廠使用軟件來監控設備並調整鏡子或光伏面板的方向，以便在太陽穿過天空時捕獲最佳能量。更新、修復、擴展和修改現有程序是軟件開發人員的責任。

• 工程技術人員幫助工程師處理研究、開發、製造、施工、檢查和維護方面的技術問題。從事太陽能電池板研發工作的工程技術人員將建造或設置設備、準備和進行實驗、收集數據以及計算或記錄結果。他們還可以幫助工程師和科學家創建新設計設備的原型或使用計算機輔助設計和繪圖 (CADD) 設備。

太陽能製造工作

太陽能產業的製造以三大創新為核心：聚光太陽能（CSP）、光伏太陽能和太陽能熱水。但是，大多數太陽能製造公司主要關注光伏太陽能和光伏電池板的生產。光伏面板的製造方式比 CSP 組件更複雜，涉及復雜的電子設備。製造光伏面板需要許多有能力的工人，包括半導體加工商、計算機控制的機床操作員、玻璃工、塗料和油漆工人。

• 半導體處理器監督太陽能電池的製造過程。半導體是一種獨特的物質，可根據條件用作導體或電絕緣體。半導體通過半導體處理器轉化為光伏電池。該過程從創建金塊開始，金塊是矽或其他半導體材料的圓柱體。錠被切成薄片，有時使用自動化設備進行拋光。然後將晶片貼在金屬條上並插入電池中。然後將這些電池組合起來形成更大的太陽能電池板。

• 計算機控制的機床操作員運行計算機數控 (CNC) 機器，這些機器形成和成形太陽能鏡或面板組件。一些更熟練的 CNC 操作員還對機器進行編程，以根據設計原理圖切割新零件。 CNC 操作員操作的機器用於批量生產需要極其精確切割的部件。他們為 CSP 工廠和太陽能電池板的許多組件製造合適的鏡子。

• 玻璃工選擇、切割、安裝、更換和移除玻璃或玻璃類材料。光伏面板通常包裹在玻璃或層壓板中，並安裝在鋁框架中以保護它們免受元素的影響。玻璃工負責測量和切割覆蓋面板的玻璃或層壓板，並將其固定到位，並用橡膠、乙烯基或有機矽化合物密封。

• 塗裝和噴漆機安裝人員、操作員和投標人為太陽能電池板添加塗層，這可能是一個複雜的過程，需要極高的精度。 CSP 工廠中的鏡子通常經過塗層處理，以保護它們免受微粒的侵害，並使其具有抗刮擦和抗腐蝕的能力。還應用了保護塗層，以最大限度地提高面板的性能。具有特殊塗層（如氧化鈦）的太陽能電池板反射性較低，因此吸收更多的陽光。

未來十年太陽能的前景如何？

2020 年代將改變太陽能的遊戲規則。由於風力渦輪機和太陽能電池板設計、材料和製造方面的技術進步，可再生能源成本在過去十年中有所下降。以下三個趨勢將定義 2020 年代的十年。

太陽能將勝過石油。

在過去十年中，非水電可再生能源佔總發電量的百分比有所增加。到目前為止，增長一直是一致的。天然氣取代了可再生能源，取代了大部分煤炭發電。然而，我們預計未來十年可再生能源的增長會更大。與燃氣發電機相比，可再生能源的低成本是市政當局和政府向可再生能源過渡的主要動力。這與日益增加的“走向綠色”的社會壓力是分開的。隨著舊基礎設施的使用壽命結束，可再生能源將取而代之。

氣候將更加重要

由於氣候變化，極端天氣事件將變得更加普遍，從而增加了對在所有條件下都具有彈性的電源的需求。雖然太陽能曾經被認為是不可靠的，但大型燃煤和燃氣發電廠現在被視為更加脆弱和老化的巨人。只需要一個事件 - 無論是自然的還是人為的 - 就可以在廣闊的區域內造成重大停電。

人工智能將提高效率

除了分佈式網絡，我們還需要提高預測天氣和適當管理能源的能力。人工智能 (AI) 將使我們首次能夠高效地管理電力。將有可能更有效地控制、管理和儲存電力，這意味著產生相同數量的電力將需要更少的能源。已經到了 2021 年，氣候變化的影響正在引起各國及其人民的注意。氣候變化和氣溫上升將最終改變未來十年的關注軌跡和舉措。技術是我們如何應對這一對社會的嚴重威脅的核心。技術進步在加速之前總是緩慢的——但人工智能、可再生能源和分佈式電力網絡並不新鮮。