Énergie solaire spatiale : La fête des concepts et la vérité de l'industrie dans la razzia de plusieurs billions

Yin Jìngfēi, journaliste en formation

Le secteur des photovoltaïques spatiaux est très en vogue : c’est ce qui pousse les entreprises de photovoltaïque au sol, prises dans le « surcapacités et des pertes de performance », à se précipiter pour « raconter une histoire en montant dans l’espace ». Enquête approfondie du journaliste de The Securities Times : la plupart du « photovoltaïque spatial » reste sur des présentations PowerPoint et dans des laboratoires ; les filières populaires comme les cellules solaires HJT (cellules solaires à jonction hétéroépitaxiale) et les pérovskites « fonctionnent sur le plan du principe, mais une fois dans l’espace, c’est foutu » ; les cellules PERC (technologie des émetteurs passivés et des cellules à l’arrière) sont, selon des experts, une solution mature sous-estimée. Faute de validation, et écosystème industriel encore loin d’être mûr : ce nouvel emballement pour « l’immensité des étoiles », n’est peut-être qu’une fête des concepts.

Récemment, les autorités de régulation ont frappé fort, par une série de mesures, les entreprises cotées qui surfent sur les sujets à la mode. Des experts du secteur appellent à revenir à la réalité de l’ingénierie et aux lois du secteur afin que cette technologie puisse réellement s’engager vers « le vaste cosmos ».

Emballement conceptuel : attire des mesures de régulation sévères

Des technologies déjà mûres comme les fusées réutilisables ont propulsé le lancement spatial dans l’ère de la production à grande échelle ; en plus, le projet de « puissance de calcul dans l’espace » proposé par Elon Musk alimente l’imagination d’un marché d’un billion de dollars pour les photovoltaïques spatiaux. En entrant dans le mois d’avril, stimulé par des catalyseurs favorables comme le lancement, le 6 avril, d’une réunion de démarrage de consortium pour l’IPO de SpaceX, le concept de photovoltaïques spatiaux a de nouveau ravivé l’activité à court terme.

Depuis le début de cette année, plusieurs entreprises cotées du marché A ont été sanctionnées pour des activités de surchauffe liées à des « concepts comme SpaceX et l’aérospatiale commerciale ». Des entreprises photovoltaïques telles que Liang Chuang Energy-saving(600481), Trina Solar et d’autres ont été sanctionnées par la Commission chinoise de régulation des valeurs mobilières de Jiangsu et par un avertissement de la Bourse de Shanghai, respectivement, pour avoir publié des informations floues sur une prétendue coopération avec SpaceX, constituant ainsi un « rattrapage des sujets brûlants » sous forme de spéculation. Par ailleurs, Guoke Military and Industrial(國科軍工), Hangxiao Steel Structure(600477), Voger Optical(603773) et Eke Digital, etc., ont aussi reçu des avertissements de régulation pour des publications d’informations liées à l’aérospatiale commerciale inexactes ou incomplètes.

Le journaliste de The Securities Times constate que, parmi les entreprises cotées qui spéculent sur ces concepts, la plupart présentent les caractéristiques suivantes : soit elles exagèrent les liens de leur activité avec des entreprises spatiales comme SpaceX ; soit elles brouillent leur déploiement de technologies spatiales ; soit elles exploitent des étiquettes tendance, induisant le marché à croire qu’elles sont un acteur central dans le domaine des photovoltaïques spatiaux.

Le PDG de Jincheng Shares, Qi Haishen, a déclaré au journaliste de The Securities Times que, dans la chaleur des photovoltaïques spatiaux, certaines entreprises suivent la tendance et spéculent : il faut distinguer rationnellement l’activité cœur d’une entreprise et son niveau de lien avec le sujet brûlant. Certaines entreprises ont certes des produits connexes, mais leurs volumes et la part de l’activité cœur diffèrent : on ne peut pas amplifier ses propos au nom de la chaleur du moment. Les photovoltaïques spatiaux sont un nouveau scénario d’application avec un potentiel considérable ; mais la libération du marché doit être progressive, sans chercher une croissance explosive.

Du point de vue de l’industrie, le secteur comme les investissements doivent considérer les photovoltaïques spatiaux avec rationalité : ne pas demander trop vite des résultats ni attendre une explosion à court terme ; le développement doit être progressif et suivre les lois de l’industrie. La libération du marché des photovoltaïques spatiaux est plus exigeante que celle du marché civil : même si les ressources spatiales sont limitées et que la demande des entreprises pour s’arracher des capacités industrielles est urgente, un manque de maîtrise technique ne peut pas mener à l’imprudence, afin d’éviter le gaspillage de ressources et le désordre dans l’industrie.

Le directeur d’un centre de recherche en ingénierie et technologie solaire en Chine du Sud, Liang Shuang (nom de plume), travaille sur les photovoltaïques spatiaux depuis plus de vingt ans. Il a indiqué au journaliste de The Securities Times que, pour l’heure, dans le domaine des photovoltaïques spatiaux, les informations « exactes, semi-exactes et celles qui vont à l’encontre du bon sens, ou qui relèvent de “on-dit” et d’histoires entendues de la bouche d’autrui, s’entremêlent ». Les grandes entreprises photovoltaïques au sol échangent et discutent fréquemment, mais il est difficile d’aboutir à un consensus clair. Le projet de photovoltaïques spatiaux et de puissance de calcul dans l’espace proposé par Elon Musk, « même si l’imagination est riche, l’écart avec la réalité de l’ingénierie est immense » : des experts du domaine spatial aux États-Unis ont déjà formulé des critiques publiques à ce sujet.

Les autorités de régulation supervisent sévèrement les comportements de spéculation. Des sociétés cotées photovoltaïques de premier plan concernées par le journaliste de The Securities Times ont déclaré que, dans l’industrie, aujourd’hui, des termes liés aux photovoltaïques spatiaux comme les pérovskites restent quasi tabous.

Vérité technique :

Les photovoltaïques au sol ne peuvent pas monter directement dans l’espace

En tant que « station-service » pour les satellites, les photovoltaïques spatiaux reposent principalement sur trois voies technologiques : les cellules au gallium arsénié, les cellules HJT et les cellules à pérovskite. Les cellules au gallium arsénié sont la voie principale, mais leur coût est élevé ; les cellules HJT et à pérovskite, en raison de leur manque de maturité technologique, ne sont pas encore réellement déployées.

Dans l’industrie photovoltaïque au sol, chacun « se bat pour produire et se bat pour perdre » : qui aura le billet pour l’avenir des photovoltaïques spatiaux ?

La plupart des entreprises photovoltaïques restent à la case laboratoire, à fixer l’efficacité de conversion photoélectrique ; certaines envoient des cellules solaires dans l’espace pour des tests ; et d’autres entrent dans ce créneau par le biais de fusions-acquisitions.

Chez GCL Technology, le journaliste de The Securities Times a indiqué que la société a achevé en 2023 le tout premier essai mondial d’intégration de modules à pérovskite en orbite spatiale. La société prévoit, en 2026, de mener des essais de fourniture d’échantillons et de validation « near-space » avec le 811 Institute de China Academy of Space Technology(000901) Group. Longi Green Energy a deux fois embarqué ses cellules HPBC à bord des vaisseaux Shenzhou pour réaliser des mesures en orbite, et a lancé des cellules flexibles multicouches avec un rendement de 33,4 %. JinkoEnergy indique que l’efficacité en laboratoire des cellules empilées à pérovskite atteint 34,76 %, et qu’elle accélère la recherche et le développement avec JingTai Technology en construisant une ligne de laboratoire d’IA. Ginda Shares(002865) entre, quant à elle, dans le domaine des batteries satellites et du développement d’ensembles complets via des acquisitions et des coopérations.

L’expert consultant de l’Association chinoise de l’industrie photovoltaïque, Lü Jinbiao, a déclaré au journaliste que l’efficacité de conversion photoélectrique des pérovskites revendiquée en laboratoire est souvent un résultat sur petites surfaces et dans des conditions idéales, et qu’il reste un long chemin avant de savoir si elle est reproductible, si elle peut être confirmée par des essais à petite et à moyenne échelle, et si elle peut être industrialisée.

Liang Shuang a été direct : pour les photovoltaïques spatiaux, la logique de R&D et de tests doit être ajustée d’urgence. Les photovoltaïques au sol se concentrent davantage sur le coût et la production d’électricité ; les entreprises photovoltaïques actuelles mettent l’accent sur l’efficacité de conversion photoélectrique. Mais un satellite n’est ni réparable ni remplaçable : quand une cellule tombe en panne, le satellite est mis au rebut ; la fiabilité est le premier indicateur, et l’efficacité n’est qu’un repère secondaire. La logique de conception est entièrement différente.

En dehors de la spéculation, la voie HJT et celle des pérovskites peuvent-elles aboutir ?

Selon Liang Shuang, le principe de la HJT est faisable, mais le « rapport performance-prix » dans l’espace est extrêmement faible.

Cet expert en photovoltaïques spatiaux affirme que la HJT n’est pas totalement impossible pour l’espace, mais qu’elle nécessite une refonte complète des matériaux d’électrodes, des procédés de fabrication et des technologies d’encapsulation adaptés à l’environnement spatial. Après modification, des problèmes d’une baisse d’efficacité et d’une hausse des coûts apparaîtront. Les électrodes HJT au sol ne peuvent pas supporter les variations extrêmes de température et l’irradiation dans l’espace : des produits non améliorés tombent rapidement en échec en orbite. Après modification, ils peuvent satisfaire un usage à court terme (par exemple 6 mois), mais pour la durée longue (plus de 5 ans), la fiabilité et la stabilité sont insuffisantes ; le rapport global performance-coût est bien inférieur à la vieille voie des cellules photovoltaïques PERC. Les parcours de recherche dans l’industrie sont largement similaires : ils consistent tous à optimiser l’adaptation à l’environnement, avec peu de percées originales de rupture.

Liang Shuang a révélé qu’il y a des entreprises qui placent directement des cellules HJT au sol dans l’espace ; elles échouent en quelques jours à quelques mois. Mais les parties concernées n’ont pas publié les résultats d’échec.

Cependant, Qi Haishen indique que ce type de situation relève d’événements probabilistes. L’environnement spatial est complexe : les satellites en orbite peuvent, par nature, rencontrer divers types de pannes. On ne peut pas nier le potentiel d’adaptation de la HJT à l’espace simplement parce que certains tests ont posé problème.

Pour les cellules à pérovskite, leur principe s’adapte à l’espace, mais il faut reconstruire entièrement la filière.

Liang Shuang a déclaré au journaliste de The Securities Times : « Du point de vue du principe scientifique, les cellules à pérovskite sont plus adaptées que le silicium cristallin aux applications en satellites. Et les satellites tolèrent bien davantage le coût des cellules que le marché au sol ; mais la voie technologique actuelle ne passe pas. Son avantage central réside dans la réponse en faible luminosité et l’évitement de la dégradation par l’eau et l’oxygène dans un environnement sous vide : en théorie, les performances sont supérieures à celles du silicium cristallin. À long terme, elles ont l’espoir de remplacer les cellules au gallium arsénié. Toutefois, le maillon faible fatal est tout aussi évident : les pérovskites au sol ne peuvent pas supporter les tests de cycles thermiques à haute et basse température dans l’espace, ni les tests de forte UV et d’irradiation ; les composants organiques se décomposent et se subliment plus facilement, et un stockage à haute température pendant quelques heures suffit à rendre le tout inefficace. »

Il indique que, sur la trajectoire de développement, il faut abandonner l’idée de « remplacer le silicium cristallin au sol », et se tourner vers la R&D de technologies spécifiquement dédiées à l’espace, en s’attaquant aux difficultés de stabilité et d’anti-irradiation. Une voie faisable pourrait émerger dans un horizon d’environ 5 ans.

Les cellules PERC sont, elles, la voie technologique principale des photovoltaïques spatiaux sous-estimée par l’industrie, et pourraient connaître une « seconde renaissance ».

Liang Shuang explique que, comme l’une des voies photovoltaïques les plus mûres, le marché considère généralement la PERC comme une capacité en retard. Mais dans l’espace, c’est une solution mature validée sur le long terme. « Avant 2010, dans le monde entier, les satellites utilisaient principalement des cellules au silicium monocristallin/PERC ; la maturité technique et la fiabilité ont été vérifiées sur des décennies par des tests en orbite. La durée de vie dans l’espace peut largement satisfaire une exigence de 10 à 20 ans. » Il estime que le photovoltaïque au sol pourrait aussi, progressivement, revenir à la PERC à cause des problèmes de dégradation des centrales HJT. Les lignes existantes TopCon peuvent être compatibles avec la production de PERC : l’industrie n’a pas besoin d’éliminer complètement les capacités, il suffit de relancer l’optimisation technique.

Réalités industrielles :

« Difficulté de la validation » et « difficulté d’écosystème »

Au milieu du tumulte du marché des capitaux, les photovoltaïques spatiaux affrontent un examen sévère : passer de « concept » à « ingénierie ». Même si les perspectives sont vastes, l’industrie fait face, de l’intérieur, à des obstacles réels tels que l’absence de systèmes de validation, le décalage des voies technologiques et des seuils de coûts insurmontables.

Le premier est la difficulté de validation. Des personnes concernées chez Mawait股份(300751) ont confié au journaliste de The Securities Times que, que ce soit les HJT ou les pérovskites, même si théoriquement c’est faisable, l’industrie manque largement de données empiriques en orbite.

L’absence de ces données vient de toute une série d’irrégularités et de faiblesses dans l’étape de validation. Un responsable du développement des ailes solaires de satellites au sein d’un institut spatial, Li Ran (nom de plume), a déclaré au journaliste de The Securities Times que, pour l’heure, ils reçoivent de nombreuses demandes de validation en orbite de la part d’entreprises photovoltaïques au sol. Mais « on n’est souvent pas sur le même canal ». Par exemple, de nombreuses entreprises prennent directement des cellules de type N pour les tests, sans savoir que les cellules de type P sont en réalité plus adaptées à l’environnement spatial ; et plus encore, certaines n’ont même « pas encore abordé » la validation et les améliorations qui devraient être faites au stade au sol.

Et pire encore : certaines « validations » se limitent à la forme. Li Ran indique que certaines entreprises photovoltaïques envoient bien des cellules dans l’espace, mais ne produisent pas d’électricité. Liang Shuang précise : le transfert d’échantillons aux instituts spatiaux comme point de départ de validation ne suffit pas ; il faut passer par une longue chaîne comprenant des tests au sol, l’intégration en orbite, la collecte de données de télémétrie et d’autres étapes. Le délai est de 2 à 3 ans au minimum, et de 5 à 8 ans au maximum pour parvenir au niveau commercial ; et il faut aussi passer par une validation de niveau système du satellite, ce n’est pas aussi simple que d’envoyer un contrôle.

La racine de cette difficulté réside dans un biais de compréhension de la différence « entre le ciel et la terre ». Liang Shuang souligne que les produits photovoltaïques au sol ne peuvent pas être utilisés à 100 % directement dans l’espace ; les deux présentent des différences essentielles. Premièrement : les variations extrêmes de température. Dans l’espace, il faut supporter des écarts de ±80℃ à ±120℃ ; pour les satellites en orbite basse, la boucle jour/nuit peut atteindre 15 cycles ; au sol, on ne peut réaliser qu’une plage de +80℃ à -20℃, soit moins d’un cycle par jour. Deuxièmement : un environnement fortement radiatif. Les UV spatiaux et l’irradiation de particules à haute énergie ont un effet extrêmement destructeur sur les matériaux : au sol, il n’existe pas de conditions de simulation correspondantes. Troisièmement : des barrières de procédés. Les taux d’échec après le soudage et la mise en encapsulation au sol sont très élevés une fois envoyés dans l’espace ; il faut utiliser des procédés spécifiquement dédiés aux satellites.

Lü Jinbiao a déclaré au journaliste de The Securities Times que le développement des photovoltaïques spatiaux ne peut pas se limiter à surveiller la technologie des cellules elle-même : il faut l’inscrire dans la chaîne entière et l’écosystème commercial. La véritable condition pour que les photovoltaïques spatiaux soient viables, c’est que la demande du marché se déclenche : par exemple, il faut des milliers et des milliers de satellites qui aient besoin d’électricité, et ces satellites doivent aussi avoir des clients de services commerciaux et des modèles commerciaux clairement définis.

Il est évident que des goulots d’étranglement dans les capacités de lancement, ainsi que l’« incertitude » de la puissance de calcul dans l’espace, freinent la diffusion à grande échelle des photovoltaïques spatiaux. Liang Shuang dit que, compte tenu des capacités de lancement actuelles, la vision de Musk de lancer un million de satellites demanderait cent ans à réaliser ; et que des dispositifs comme les GPU spatiaux et la mémoire sont extrêmement coûteux et peuvent facilement tomber en panne en orbite : la mise en marché à l’échelle commerciale semble lointaine. En même temps, le coût constitue aussi un « obstacle sur la route » à la commercialisation des photovoltaïques spatiaux. Liang Shuang calcule : même si SpaceX fait baisser le coût de lancement à 2000 dollars par kilogramme, envoyer un système de niveau GW sur l’orbite nécessiterait encore plusieurs dizaines de milliards de dollars.

La compatibilité de la chaîne industrielle est également remise en question par le marché. Du côté des matières premières, il manque une capacité de production de matériaux ultra-légers, anti-irradiation et résistants aux hautes températures adaptés à l’espace ; du côté de la fabrication au milieu de la chaîne, la production sur-mesure de modules photovoltaïques de niveau spatial est rare, et la plupart des entreprises restent à une production en petites quantités de laboratoire ; du côté de la maintenance en aval, les robots en orbite(300024) et les équipements de réparation spatiale sont presque inexistants. À ce sujet, Lü Jinbiao a déclaré que des matériaux résistants aux hautes températures de niveau spatial et des capacités de modules sur-mesure seront, une fois que la demande commerciale sera claire, fournis par une logique de concurrence sur le marché, et non en construisant d’abord la chaîne industrielle pour ensuite attendre la demande.

Face à la vague, il faut revenir à la rationalité : reconstruire les priorités technologiques et le rythme industriel.

Liang Shuang déclare : « Premièrement, les priorités technologiques doivent être restructurées : les photovoltaïques spatiaux devraient abandonner le culte de l’« efficacité en laboratoire », et adopter un pragmatisme comme cœur de stratégie, en priorisant la fiabilité, l’adaptation à l’environnement et la durée de vie en orbite ; l’efficacité n’est qu’un indicateur auxiliaire. Deuxièmement, les voies doivent être différenciées : les HJT se concentrent sur les scénarios au sol, les PERC doivent rester la position de voie principale dans l’espace, les pérovskites se tournent vers la R&D dédiée à l’espace ; les trois jouent chacun leur rôle, évitant une concurrence aveugle entre scénarios. Troisièmement, le rythme industriel devrait ralentir : les entreprises photovoltaïques devraient planifier de manière rationnelle, en considérant les photovoltaïques spatiaux comme une réserve de technologie à long terme de plus de 10 ans, et non comme un point d’augmentation de la performance à court terme. »

Enfin, il souligne : « Dans l’engouement pour les photovoltaïques spatiaux, seule une démarche qui revient à la réalité de l’ingénierie et aux lois de l’industrie, en écartant la financiarisation de la spéculation et les orientations médiatiques unilatérales, pourra permettre à cette technologie de devenir réellement utile, plutôt que de rester coincée entre la science-fiction et des histoires de capitaux. »

(Rédacteur : Zhang Yang HN080)

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