编者按：以下是一本名为《太阳能的黎明》特刊的导言（点击链接查看目录）。该合集于 2013 年 8 月出版，收录了《大众科学》档案中的文章。
自 19 世纪努力创造太阳能发动机以来，我们在驯服太阳的混沌能量方面已经走了很长一段路。今天，我们可以有效地加热水和建筑物，甚至可以从这种丰富的光源中产生大量的可传输电力。
我们利用这种能源的能力已经结合成了两种截然不同的形式。首先，我们有有限的、本地化的系统：太阳能热水器、被动式太阳能供暖等等，太阳能在生产现场必须被使用或储存，否则就会损失掉。其次，我们开发了更通用的技术，即发电。这些系统包括光伏发电——通过半导体将阳光直接转化为电能——和聚光太阳能发电——通过高温蒸汽涡轮机或热力学发动机发电。所有太阳能技术在过去几十年中都稳步增长，但光伏发电的进展确实引人注目：自 20 世纪 80 年代后期以来增长了 1000 多倍，并且继续保持强劲的增长势头。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
太阳能是地球上最丰富的能源资源。即使考虑到天气变化，仅大陆接收到的平均太阳能功率也达到 2300 万吉瓦。相比之下，一个标准尺寸的核电站为 1 吉瓦。它使所有其他可再生能源资源（包括风能、水力和地热能）加起来都相形见绌，一年的太阳能将远远超过有限能源资源（核能和化石燃料）的储量，即使算上非常规页岩油、深海石油和甲烷也是如此。
不幸的是，与甚至相对多云的德国等国家不同，在美国，太阳能作为一种能源仍然在很大程度上被忽视，许多决策职位的人仍然认为这种资源是边缘化的。特别是，人们普遍认为
太阳能资源需要太多的空间来开发。
太阳能太昂贵了。
天气、昼夜循环和季节造成的间歇性是一个致命的缺陷。
与许多其他能源相比，太阳能发电所需的空间相对较小。为了使人们对这种资源有一个概念，请考虑一下，覆盖面积不到美国水电站人工湖泊面积一半的光伏板将产生美国消耗的所有电力（水电仅占全国电力的大约 6.5%）。另一个有用的视角是考虑，利用当前技术，使用地球表面积的约 0.4% 就足以产生整个地球消耗的所有能源（交通、建筑、工业、电力等等）。考虑到城市地区已经占据了比这更多的空间，并且太阳能技术非常适合在城市和郊区环境（例如屋顶）中部署，空间不应该成为问题。
在没有适当背景的情况下，太阳能对许多人来说似乎很昂贵，例如，当与煤炭进行比较时。而且，对话常常就此停止。然而，这种论点忽略了两个重要的现象。一是太阳能价格稳步大幅下降，而且看不到尽头。二是太阳能带来的净价值。它取代了传统产生的能源，以及相关的直接经济和环境成本。与此同时，它与高峰电力需求良好匹配，并降低了需求驱动的停电风险。它还可以对冲能源商品的价格波动。此外，它有助于推动经济发展，因为与传统发电相比，它在单位能源上创造了更多的就业机会。最后，它为社会提供了长期的利益，因为建造良好的太阳能系统将持续多年，超出其商业周期，并将继续为社会提供清洁能源，直至遥远的未来。
毫无疑问，太阳能会产生前期成本——即调整电网基础设施和运营以处理越来越多的间歇性太阳能。然而，当包含完整背景并比较净值时，太阳能很可能成为我们最便宜的发电选择。最根本的是，太阳能技术的长期经济稳健性在于，它是一种天然的能源繁殖器，可以长期推动经济增长。一块太阳能电池板在其寿命期内产生的能量将是制造它所需能量的许多倍。
间歇性或许是最大的感知负面因素。飘过的云朵、天气模式、夜晚和季节变化显然是需要解决的问题。但它们有解决方案，而这些解决方案不会抵消太阳能的压倒性价值。这些解决方案包括智能部署、将实现有效需求管理的新预测能力、储能、长距离互联以及与其他可再生资源（如风能）的结合。
我个人认为，匹配需求和地球上最丰富资源的挑战是技术和经济发展的绝佳机会。例如，利用不断增长的新电力需求部门，如电动交通，将为负荷管理和电价方面的新思维和新发明打开大门。
一个国家似乎已经弄清楚了这一点，并且正在立即将这些解决方案付诸行动。德国的太阳能资源比美国小得多，但计划到 2050 年用可再生能源生产 80% 的电力，而太阳能将是这种转变的主要组成部分。德国已经从可再生能源中产生了 22% 的能源，而 1990 年仅为 3%。美国的任务要容易得多：更多的阳光、更多的空间以及对电力的需求——主要由空调驱动——与太阳能资源非常匹配。美国可以轻松地瞄准 100%。许多其他国家也可以这样做。