Investigación sobre la virtualidad y realidad de la energía fotovoltaica espacial: La fiesta de conceptos y la verdad de la industria en medio de la ola de billones

整理 de datos: Yin Jingfei Fuente de la imagen: Generada por IA

Periodista en prácticas Yin Jingfei

La vía de las fotovoltaicas espaciales está en pleno auge, lo que ha hecho que las empresas fotovoltaicas terrestres que “se han visto atrapadas en un exceso de capacidad y en pérdidas de resultados” se apresuren a “subirse al cielo” para contar historias. Tras una investigación en profundidad, el reportero del Securities Times descubrió que: la mayoría de las “fotovoltaicas espaciales” se quedan en los PPT y en laboratorios; rutas populares como HJT (célula solar de heterounión) y perovskita “son viables en teoría, pero al llevarlas al espacio se desmoronan”; y PERC (tecnología de contacto por emisión y célula posterior con pasivación) es vista por expertos como una solución madura subestimada. Falta de validación y el ecosistema industrial aún está lejos de estar maduro: este intenso “fuego artificial del cielo estrellado y el mar infinito” quizá no sea más que una fiesta de conceptos.

Recientemente, los organismos reguladores ya han lanzado una serie de medidas contundentes contra empresas cotizadas que se suben al tren de temas de moda. Expertos de la industria han llamado: “solo volviendo a la esencia de la ingeniería y a las leyes de la industria” se logrará que esta tecnología llegue realmente al “vasto universo”.

Aprovechamiento del bombo: trae golpes regulatorios

Con tecnologías maduras como cohetes recuperables que impulsan que los lanzamientos espaciales del mundo entren en la era de la escalabilidad, y además el planteamiento de computación espacial de Musk, se ha alimentado la imaginación de que las fotovoltaicas espaciales lograrían un mercado de billones. Al entrar abril, impulsado por catalizadores favorables como la reunión de lanzamiento del sindicato para iniciar el IPO que SpaceX celebrará el 6 de abril, el concepto de fotovoltaicas espaciales volvió a activarse a corto plazo.

Desde este año, en el mercado A han sido multadas varias empresas cotizadas por actividades relacionadas con el “aprovechamiento del bombo de conceptos como SpaceX y el sector aeroespacial comercial”. Compañías fotovoltaicas como Liangmian Energy Saving y Trina Solar fueron sancionadas por publicar información ambigua sobre la colaboración con SpaceX, lo que constituyó un caso de aprovechamiento de un tema de moda; recibieron, respectivamente, una sanción de la Comisión Reguladora de Valores de Jiangsu y una advertencia regulatoria de la Bolsa de Shanghai. Además, GuoKe JunGong, HangXiao Steel Structure, Voger Photoelectric y EScience Digital, entre otras, recibieron advertencias regulatorias por publicar información relacionada con el aeroespacial comercial que era inexacta o incompleta.

El reportero del Securities Times descubrió que la mayoría de las empresas cotizadas que “aprovechan conceptos” presentan las siguientes características: o bien exageran la relación de colaboración comercial con empresas aeroespaciales como SpaceX; o bien trazan planes tecnológicos aeroespaciales de forma vaga; o bien usan etiquetas de tendencia para inducir al mercado a creer que son participantes clave en el campo de las fotovoltaicas espaciales.

El CEO de Jinzhen Co., Ltd., Qi Haishen, le dijo al reportero del Securities Times: “Con el calor de las fotovoltaicas espaciales, algunas empresas se han lanzado a seguir la corriente del bombo; es necesario distinguir con racionalidad el negocio central de una empresa y el grado de vinculación con el tema de moda. Algunas empresas, aunque tienen productos relacionados, difieren en tamaño y proporción dentro del negocio central; no se debe exagerar el discurso por el simple calor del mercado. Las fotovoltaicas espaciales son un nuevo escenario de aplicación con gran potencial, pero la liberación del mercado debe avanzar paso a paso; no se debe perseguir un crecimiento explosivo”.

Desde el lado industrial, tanto la industria como la inversión deben mirar racionalmente las fotovoltaicas espaciales; no conviene apresurarse ni esperar un estallido a corto plazo. El desarrollo debe avanzar gradualmente y ajustarse a las leyes de la industria. La liberación del mercado de las fotovoltaicas espaciales es más exigente que la de uso civil: aunque los recursos espaciales son limitados y la urgencia de que las empresas aseguren capacidad de producción es inminente, si la tecnología no está a la altura, no se puede actuar con prisa; hay que evitar el desperdicio de recursos y el caos en la industria.

El director de un centro de investigación de tecnología de ingeniería solar en el sur de China, Liang Shuang (nombre ficticio), lleva más de veinte años dedicándose a la investigación de fotovoltaicas espaciales. Le dijo al reportero del Securities Times que actualmente, en el sector de las fotovoltaicas espaciales, la información “se entremezcla entre contenidos precisos, parcialmente precisos y otros que contradicen el sentido común o provienen de oídas”. Las principales empresas fotovoltaicas terrestres intercambian y analizan con frecuencia, pero resulta difícil llegar a un consenso claro. Aunque la idea de fotovoltaicas espaciales y computación espacial propuesta por Musk “tiene una imaginación rica, la brecha frente a la realidad de la ingeniería es enorme”; expertos en el ámbito aeroespacial de Estados Unidos ya han planteado críticas públicas.

Bajo una supervisión estricta por parte de los organismos reguladores contra la conducta de especulación, empresas cotizadas fotovoltaicas clave relacionadas con las fotovoltaicas espaciales le dijeron al reportero del Securities Times que hoy en día, dentro de la industria, se evita hablar con claridad de términos relacionados con fotovoltaicas espaciales como la perovskita.

Verdad técnica:

Las fotovoltaicas terrestres no pueden subir al espacio directamente

Como “estación de servicio” para satélites, las fotovoltaicas espaciales se basan principalmente en tres rutas tecnológicas: baterías de arseniuro de galio, baterías HJT y baterías de perovskita. Las de arseniuro de galio son la corriente principal pero con costos altos; las baterías HJT y de perovskita, debido a la falta de madurez tecnológica, aún no se han aplicado de verdad.

Mientras las empresas fotovoltaicas “se enfrascan en una guerra de precios y de eficiencia” en tierra, ¿quién conseguirá el billete hacia el futuro de las fotovoltaicas espaciales?

La mayoría de las empresas fotovoltaicas se queda en laboratorios, obsesionada con la eficiencia de conversión de energía; algunas empresas envían sus celdas fotovoltaicas al espacio para pruebas; y otras entran en esta vía mediante adquisiciones.

En cuanto a la tecnología, GCL Technology le dijo al reportero del Securities Times que la empresa completó en 2023 la primera prueba global de carga de módulos de perovskita en el espacio. La compañía planea para 2026 realizar pruebas de envío de muestras y validación en “casi espacio” junto con la Institución 811 del China Aerospace Science and Technology Corporation. Longi Green Energy, sus baterías HPBC han sido instaladas dos veces en la nave Shenzhou para completar mediciones reales en el espacio, y además lanzó una batería de multicapas flexible con una eficiencia de 33,4%. JinkoSolar, por su parte, afirma que en el laboratorio la eficiencia de sus baterías apiladas de perovskita alcanza 34,76%, y que conjuntamente con Jingtai Technology construyó una línea de laboratorio de IA para acelerar el desarrollo. Junda Shares, por su parte, entra en el campo del desarrollo de baterías para satélites y del sistema completo mediante vías como adquisiciones y cooperación.

El experto consultor de la Asociación de la Industria Fotovoltaica de China, Lü Jinbiao, le dijo al reportero que la eficiencia de conversión fotoeléctrica de la perovskita anunciada en laboratorio suele ser solo un resultado de pequeña área en condiciones ideales; falta por ver si se puede repetir, si puede pasar por pruebas de pequeña y mediana escala, y si puede industrializarse: queda aún un largo camino por recorrer.

Liang Shuang fue directo al decir que la lógica de I+D y de pruebas de las fotovoltaicas espaciales necesita urgentemente un ajuste. Las fotovoltaicas terrestres se enfocan más en el costo y en la generación de energía; hoy, las empresas fotovoltaicas ponen el foco en la eficiencia de conversión fotoeléctrica. Pero en satélites, como no se puede reparar ni reemplazar, cuando las baterías fallan, el satélite queda inutilizable: la confiabilidad es el primer indicador, y la eficiencia solo sirve como referencia secundaria. La lógica de diseño es completamente diferente.

Además del bombo, ¿la ruta HJT y la de perovskita pueden realmente abrirse camino?

Según Liang Shuang, el principio de HJT es viable, pero la relación costo-beneficio para el espacio es extremadamente baja.

Este experto en fotovoltaicas espaciales afirma directamente que HJT no es absolutamente imposible de usar en el espacio, pero requiere una remodelación integral de materiales de electrodos, procesos de fabricación y tecnología de encapsulado adaptada al entorno espacial. Tras la modificación aparecerán problemas como la disminución de eficiencia y el aumento de costos. Los electrodos HJT terrestres no pueden soportar las variaciones extremas de temperatura y la irradiación en el espacio; los productos sin mejorar fallan rápidamente en órbita. Tras la modificación, pueden cumplir con un uso de corto plazo (por ejemplo, 6 meses), pero la confiabilidad y estabilidad a largo plazo (más de 5 años) es insuficiente; su relación costo-beneficio integral queda mucho más atrás que las rutas tradicionales de PERC de baterías fotovoltaicas. La investigación de la industria sigue caminos similares en gran medida, centrándose en optimizar la adaptación al entorno, con pocas oportunidades de un avance original que lo cambie todo.

Liang Shuang revela que algunas empresas llevan baterías HJT terrestres directamente al cielo; en cuestión de días a meses se vuelven ineficientes. Sin embargo, las partes correspondientes no han publicado los resultados del fracaso.

Pero Qi Haishen dice que este tipo de situación pertenece a eventos probabilísticos. El entorno espacial es complejo y en sí mismo existen muchas posibilidades de fallas para el funcionamiento en órbita de un satélite. No se puede negar el potencial de adaptación de HJT al espacio solo porque algunas pruebas salgan mal.

En cuanto a baterías de perovskita, aunque su principio se adapta al espacio, se necesita reconstruir completamente la ruta.

Liang Shuang le dijo al reportero del Securities Times: “A nivel de principio científico, las baterías de perovskita son más adecuadas para aplicaciones en satélites que el silicio cristalino, y los satélites toleran mucho más el costo de las baterías que en tierra. Pero la ruta tecnológica actual no se puede seguir. La ventaja central está en su respuesta a baja iluminación y en la evitación de degradación por agua, oxígeno y vacío; teóricamente su desempeño es superior al del silicio cristalino y a largo plazo podría sustituir a las baterías de arseniuro de galio. Sin embargo, el punto débil fatal también es evidente: la perovskita en tierra no puede superar las pruebas de ciclos alternos de altas y bajas temperaturas, fuerte radiación ultravioleta e irradiación en el espacio; los componentes orgánicos se descomponen y subliman con facilidad, y el almacenamiento a alta temperatura durante unas horas provoca que falle”.

Señala que en cuanto a la ruta de desarrollo, es necesario abandonar la idea de “sustituir el silicio cristalino en tierra” y cambiar a la investigación y desarrollo de tecnologías dedicadas al espacio, superando los problemas de estabilidad y resistencia a la radiación. En torno a 5 años se podría salir a una ruta viable.

Las baterías PERC, en cambio, son una ruta tecnológica principal para el espacio que la industria subestima; podría llegar a un “renacimiento en segunda ronda”.

Liang Shuang explica que, como la ruta tecnológica fotovoltaica más madura, el mercado suele considerar PERC como capacidad obsoleta. Pero en el ámbito espacial, se trata de una solución madura verificada durante mucho tiempo. “Antes de 2010, en todo el mundo los satélites se basaban principalmente en baterías de silicio monocristalino/PERC; el nivel de madurez tecnológica y la confiabilidad han sido comprobados durante decenas de años en órbita, y la vida útil en el espacio puede cumplir fácilmente con los 10—20 años de necesidad”. Predice que la fotovoltaica terrestre también podría regresar gradualmente a PERC debido a los problemas de degradación de las estaciones HJT. Las actuales líneas TopCon son compatibles con la producción de PERC; la industria no necesita eliminar por completo la capacidad, solo reiniciar la optimización tecnológica.

Realidad industrial:

“El problema de la validación” y “la dificultad del ecosistema”

En medio del bullicio del mercado de capitales, las fotovoltaicas espaciales se enfrentan a un examen severo que va de “concepto” a “ingeniería”. Aunque el panorama es amplio, la industria se enfrenta a dificultades reales como la falta de sistemas de validación, la desalineación de las rutas tecnológicas y el “muro de costos”.

Lo primero es el problema de la validación. Personas relacionadas con Miao Wei Co., Ltd. le dijeron al reportero del Securities Times que, tanto para HJT como para perovskita, aunque en teoría son viables, en general la industria carece de datos empíricos en órbita.

La ausencia de estos datos se debe a todo tipo de desórdenes y debilidades en el proceso de validación. Una persona involucrada en el desarrollo de alas solares para satélites de una cierta institución aeroespacial, Li Ran (nombre ficticio), le dijo al reportero del Securities Times que actualmente han recibido muchas solicitudes de empresas fotovoltaicas terrestres para validación en el espacio; pero “no están en la misma frecuencia”. Por ejemplo, muchas empresas usan directamente baterías tipo N para las pruebas, sin saber que las baterías tipo P se adaptan mejor al entorno espacial; incluso, algunos van más allá y “no han comenzado” a hacer la validación y las mejoras que deberían realizarse en la etapa terrestre.

Más aún, parte de lo que se llama “validación” se queda en la forma. Li Ran reveló que algunas empresas fotovoltaicas sí enviaron celdas al cielo, pero no generaron electricidad. Liang Shuang señaló que cuando una empresa fotovoltaica envía muestras a instituciones como institutos aeroespaciales, eso solo es el punto de partida para la validación; luego se requiere un largo proceso que incluye pruebas en tierra, carga en órbita y recopilación de datos de telemetría. Solo en el corto plazo (2—3 años) y en el largo (5—8 años) se puede lograr la comercialización. Además, debe pasar por una demostración a nivel de sistema de satélite; no es algo que se apruebe solo con pasar un simple control de envío.

La raíz de este dilema está en un sesgo en la comprensión de las “diferencias entre tierra y cielo”. Liang Shuang enfatiza que los productos fotovoltaicos terrestres no pueden usarse directamente en el espacio al 100%; existen diferencias esenciales. Primero, diferencias extremas de temperatura: el espacio necesita soportar cambios de ±80℃ a ±120℃; en satélites de órbita baja, el ciclo diario llega a 15 veces, mientras que en tierra solo se puede lograr de +80℃ a -20℃, con menos de 1 ciclo diario. Segundo, entorno de fuerte radiación: la radiación ultravioleta del espacio y la irradiación de partículas de alta energía destruyen materiales con mucha fuerza, y en tierra no existen condiciones de simulación correspondientes. Tercero, barreras de proceso: las tasas de fallas son muy altas cuando las técnicas terrestres de soldadura y encapsulado fallan al llevarse al espacio; hay que emplear procesos exclusivos para satélites.

Lü Jinbiao le dijo al reportero del Securities Times que el desarrollo de fotovoltaicas espaciales no debe centrarse solo en la tecnología de baterías en sí, sino considerarlo dentro de toda la cadena industrial y el ecosistema comercial. El requisito real para que las fotovoltaicas espaciales sean viables es que la demanda total del mercado se active, por ejemplo, que haya miles y miles de satélites que necesiten electricidad, y que esos satélites tengan destinatarios de servicios comerciales y un modelo de negocio claramente definidos.

Está claro que las limitaciones de capacidad de lanzamiento y la “incertidumbre” de la computación espacial restringen la popularización a escala de las fotovoltaicas espaciales. Liang Shuang dijo que con la capacidad de lanzamiento actual, la idea de Musk de un millón de satélites tardaría cien años en completarse. Y, además, componentes como GPUs y memoria en el espacio son extremadamente caros y son propensos a fallar en órbita; la puesta en el mercado mediante procesos de comercialización está todavía muy lejana. Al mismo tiempo, el costo también es un gran “obstáculo” para la comercialización de fotovoltaicas espaciales. Liang Shuang hizo cuentas: incluso si SpaceX reduce el costo de lanzamiento a 2000 dólares por kilogramo, enviar al espacio un sistema de nivel GW aún requeriría cientos de miles de millones de dólares.

La compatibilidad de la cadena industrial también es cuestionada por el mercado. Desde la materia prima, faltan capacidades de producción de materiales ultraligeros, resistentes a la radiación y aptos para el entorno espacial. Desde la fabricación, en el tramo medio, la producción de módulos fotovoltaicos aeroespaciales de alta especificación es escasa; la mayoría de las empresas todavía se centra en producción en lotes pequeños de laboratorio. Desde el mantenimiento en el tramo inferior, la automatización con robots en órbita y los equipos de reparación espacial prácticamente están en blanco. Al respecto, Lü Jinbiao dijo que la producción de materiales resistentes a altas temperaturas para el espacio y de módulos a medida se impulsará por la competencia del mercado una vez que la demanda comercial sea clara, y no en “crear primero la cadena industrial y luego esperar la demanda”.

Ante el calor de la ola, se requiere volver a la racionalidad, reconstruir las prioridades tecnológicas y el ritmo industrial.

Liang Shuang dijo: “Primero, hay que reconfigurar las prioridades tecnológicas: las fotovoltaicas espaciales deberían abandonar el ‘culto a la eficiencia de laboratorio’, centrarse en el pragmatismo y priorizar la solución de problemas de confiabilidad, adaptación al entorno y vida útil en órbita; la eficiencia solo es un indicador de apoyo. Segundo, hay que separar las rutas: HJT se enfoca en escenarios terrestres; PERC mantiene su posición como ruta principal en el espacio; y la perovskita se orienta a la I+D exclusiva para el espacio; los tres cumplen su función, evitando una competencia ciega entre escenarios. Tercero, el ritmo industrial debe ralentizarse: las empresas fotovoltaicas deben planificar de forma racional, usando las fotovoltaicas espaciales como una reserva tecnológica a largo plazo de más de 10 años, y no como un punto de crecimiento de resultados a corto plazo”.

Finalmente, recalcó: “En medio de la ola de fotovoltaicas espaciales, solo volviendo a la esencia de la ingeniería y a las leyes de la industria, dejando de lado la especulación financiera y la guía unilateral de la opinión pública, se logrará que esta tecnología llegue realmente a lo práctico, y no quede atrapada entre historias de ciencia ficción y relatos de capital”.

(Editor: Liu Chang ）

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