Enquête sur la réalité et la virtualité de l'énergie solaire spatiale : la fête des concepts et la vérité de l'industrie face à la vague de mille milliards

Mise en forme des données : Yin Jingfei Source de l’image : générée par

Journaliste stagiaire Yin Jingfei

Le secteur des photovoltaïques spatiaux est extrêmement prometteur, au point que les entreprises de photovoltaïque au sol, prises dans la « surcapacité et des pertes de performance », se bousculent pour « aller dans l’espace » et y raconter leur histoire. Enquête approfondie du journaliste de Securities Times : « La plupart des ‘photovoltaïques spatiaux’ se limitent à des PPT et à des laboratoires ; les voies populaires comme la HJT (cellule solaire à jonction hétérostructure) et le pérovskite “marchent sur le principe, mais sont inutilisables une fois envoyées dans l’espace” ; le PERC (technologie de cellule arrière et d’émetteur passivé) est, aux yeux des experts, une solution mature sous-estimée. La validation fait défaut, l’écosystème industriel est encore loin d’être mûr — cette folle effervescence pour un ‘océan d’étoiles et de mer infinie’ pourrait n’être qu’une célébration de concepts. »

Récemment, les autorités de régulation ont porté une série de coups contre les sociétés cotées qui profitent des tendances. Des experts du secteur appellent à « revenir à l’essence de l’ingénierie et aux lois de l’industrie », afin que cette technologie puisse réellement mener vers le « vaste univers ».

Spéculation conceptuelle : attire des coups de pied de la régulation

Des technologies comme les fusées récupérables, devenues mûres, propulsent la mise en orbite à l’ère de la production à grande échelle dans le monde, et, en plus, l’idée de « puissance de calcul dans l’espace » proposée par Elon Musk donne aux photovoltaïques spatiaux l’imaginaire d’un marché de plusieurs milliers de milliards. En entrant en avril, sous l’effet de catalyseurs favorables tels que l’organisation par SpaceX, le 6 avril, d’une réunion de lancement d’un syndicat pour l’IPO, le concept de photovoltaïques spatiaux a de nouveau été très actif à court terme.

Depuis le début de l’année, plusieurs sociétés cotées en Chine (A-shares) ont été sanctionnées pour des manœuvres spéculatives liées à des concepts tels que « SpaceX et le New Space ». Des entreprises photovoltaïques comme Shuangliang Energy Conservation et Trina Solar ont été punies : en publiant des informations vagues sur une prétendue coopération avec SpaceX, elles ont alimenté la spéculation sur le fait de surfer sur la tendance ; elles ont respectivement reçu une sanction de la Commission de réglementation des valeurs mobilières du Jiangsu et un avertissement de surveillance de la Bourse de Shanghai. En outre, des sociétés comme Guoke Military Industry, Hangxiao Steel, Woge Photoelectric et ECI Digital ont aussi reçu des avertissements de surveillance en raison de publications d’informations liées au New Space inexactes ou incomplètes.

Le journaliste de Securities Times a constaté que la plupart des sociétés cotées qui surfent sur des concepts présentent les caractéristiques suivantes : soit elles exagèrent le lien entre leur coopération commerciale et des entreprises spatiales comme SpaceX ; soit elles décrivent de façon floue leur stratégie de développement technologique spatiale ; soit elles utilisent des étiquettes à la mode pour amener le marché à penser qu’elles sont des acteurs clés du domaine des photovoltaïques spatiaux.

Le PDG de Jinzhen Shares, Qi Haishen, a déclaré au journaliste de Securities Times que, dans la chaleur autour des photovoltaïques spatiaux, certaines entreprises suivent la tendance pour spéculer ; il faut distinguer rationnellement le cœur de métier d’une entreprise et son degré de lien avec le thème. Certaines entreprises ont certes des produits pertinents, mais la taille et la part de leur activité principale varient ; on ne peut pas amplifier des propos sous prétexte de la tendance. Les photovoltaïques spatiaux sont un nouveau scénario d’application, avec un potentiel considérable ; mais la libération du marché doit se faire progressivement, sans rechercher une croissance explosive.

Du point de vue industriel, il faut aussi traiter les photovoltaïques spatiaux de façon rationnelle, tant du côté de l’industrie que de l’investissement : ne pas s’acharner pour aboutir trop vite ni espérer un boom à court terme ; le développement doit avancer étape par étape et suivre les règles 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 capter des capacités de production est urgente, si la technologie n’est pas au point, il ne faut pas se précipiter — afin d’éviter le gaspillage de ressources et les dérives de l’industrie.

Le directeur d’un centre de recherche technique pour l’énergie solaire dans le sud de la Chine, Liang Shuang (pseudonyme), travaille sur les photovoltaïques spatiaux depuis plus de vingt ans. Il a déclaré au journaliste de Securities Times que, dans le contexte actuel, les informations du secteur des photovoltaïques spatiaux « s’entremêlent entre ce qui est exact, ce qui est à moitié exact, ce qui contredit le bon sens et ce qui relève de ouï-dire ». Les principaux acteurs du photovoltaïque au sol échangent et discutent fréquemment, mais il est difficile d’aboutir à un consensus clair. « L’idée de photovoltaïques spatiaux et de puissance de calcul dans l’espace proposée par Elon Musk, “même si l’imagination est riche, est très éloignée de la réalité de l’ingénierie” », et des experts du domaine spatial américain y ont déjà publiquement opposé des doutes.

La réglementation des autorités est stricte à l’égard des comportements de spéculation. Des sociétés cotées photovoltaïques clés, interrogées par le journaliste de Securities Times, ont indiqué qu’aujourd’hui, dans l’industrie, on s’empresse d’éviter d’évoquer des termes liés aux photovoltaïques spatiaux comme le pérovskite : on ne se risque pas à en parler.

Vérité technique :

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

En tant que « station-service » pour les satellites, les photovoltaïques spatiaux suivent principalement trois voies technologiques : les batteries au gallium arseniure, les cellules HJT et les cellules au pérovskite. Les batteries au gallium arseniure sont la voie dominante, mais leur coût est élevé ; les cellules HJT et au pérovskite, du fait que la technologie n’est pas encore mûre, ne sont pas encore entrées dans une application réelle.

Quand les entreprises photovoltaïques se battent à mort sur le terrain en multipliant les optimisations, qui décrocherait le billet pour le futur des photovoltaïques spatiaux ?

La plupart des entreprises photovoltaïques en restent au laboratoire, obsédées par le rendement de conversion photoélectrique ; certaines envoient des cellules photovoltaïques dans l’espace pour les tester ; et certaines entrent dans cette voie par des opérations de fusion-acquisition.

Concernant la question, Ascent Solar ? (et) ??? À propos des photovoltaïques spatiaux, de Securities Times ? —— (contenu non lisible ici)

Du côté de GCL Technology, le journaliste de Securities Times a appris que la société a achevé en 2023 le premier test mondial d’intégration spatiale de modules au pérovskite, et prévoit en 2026 de réaliser des tests d’envoi d’échantillons et une vérification « proche de l’espace » avec le Bureau 811 du China Aerospace Science and Technology Corporation. Longi Green Energy a, quant à elle, fait deux fois embarquer ses cellules HPBC sur le vaisseau Shenzhou afin de mener des essais en situation réelle dans l’espace, et a lancé une cellule flexible à empilement avec un rendement de 33,4 %. JinkoSolar affirme que le rendement en laboratoire de ses cellules à empilement au pérovskite atteint 34,76 %, et co-développe avec JingTai Technology une ligne expérimentale d’IA pour accélérer la recherche et le développement. Junda Shares entre dans le domaine des batteries pour satellites et de la conception de satellites complets via des acquisitions et des coopérations, etc.

Un expert consulté par l’Association de l’industrie photovoltaïque de Chine, Lü Jinbiao, a déclaré au journaliste que les rendements de conversion photoélectrique des pérovskites revendiqués en laboratoire sont souvent obtenus sur de petites surfaces et dans des conditions idéales ; il reste encore un long chemin à parcourir pour savoir si ces performances sont reproductibles, si elles peuvent passer par des essais à petite échelle puis à échelle semi-industrielle, et si elles peuvent être industrialisées.

Liang Shuang a été catégorique : la logique de développement et de test des photovoltaïques spatiaux doit être ajustée de toute urgence. Les photovoltaïques au sol se concentrent davantage sur le coût et la quantité d’électricité produite. Aujourd’hui, les entreprises photovoltaïques mettent l’accent sur l’efficacité de conversion photoélectrique ; mais dans l’espace, les satellites ne peuvent pas être réparés ni remplacés. Quand une cellule tombe en panne, c’est tout le satellite qui devient inutilisable : la fiabilité est l’indicateur numéro un, et l’efficacité ne sert que de référence secondaire. La logique de conception est entièrement différente.

En dehors de la spéculation, HJT et pérovskite peuvent-ils réellement fonctionner ?

Aux yeux de Liang Shuang, le principe de la HJT est faisable, mais le rapport qualité-prix dans l’espace est extrêmement faible.

Cet expert en photovoltaïques spatiaux a souligné que la HJT n’est pas absolument impossible pour l’espace, mais qu’il faut entièrement reconcevoir les matériaux d’électrodes, les procédés de fabrication et la technologie d’encapsulation en tenant compte de l’environnement spatial ; après une telle modification, apparaîtront des problèmes de baisse de rendement et d’augmentation des coûts. Les électrodes HJT du sol ne peuvent pas supporter les variations extrêmes de température et l’irradiation en espace ; des produits non améliorés s’éteignent rapidement en orbite. Après modification, on peut satisfaire un usage à court terme (par exemple 6 mois), mais la fiabilité et la stabilité à long terme (plus de 5 ans) ne sont pas suffisantes ; le rapport coût-efficacité global est très inférieur à celui des anciennes voies de cellules photovoltaïques, comme le PERC. En termes de trajectoires de recherche, le schéma est globalement similaire : ils tournent autour de l’optimisation de l’adaptation à l’environnement, ce qui rend difficile l’obtention de percées originales et révolutionnaires.

Liang Shuang a révélé qu’il existe des entreprises qui envoient directement des cellules HJT du sol dans l’espace ; en quelques jours à quelques mois, elles perdent en fonctionnalité, mais les parties concernées n’ont pas rendu publics les résultats d’échec.

Cependant, Qi Haishen estime que ce type de situation relève d’événements probabilistes. L’environnement spatial est complexe ; et le fonctionnement d’un satellite en orbite comporte par nature diverses possibilités de dysfonctionnement. On ne peut pas, parce que certains tests échouent, nier le potentiel d’adaptation de la HJT à l’espace.

Concernant les batteries au pérovskite, leur principe s’adapte à l’espace, mais il faut reconstruire complètement la trajectoire.

Liang Shuang a déclaré au journaliste de Securities Times : « Du point de vue des principes scientifiques, la cellule au pérovskite convient mieux à une application satellite que le silicium cristallin ; et la tolérance des satellites au coût des cellules est bien supérieure à celle du sol. Mais les voies technologiques actuelles ne passent pas. Son avantage central réside dans la réponse à faible luminosité, l’évitement de la dégradation par l’eau et l’oxygène dans un environnement sous vide ; sur le plan théorique, ses performances sont supérieures à celles du silicium, et elle pourrait à terme remplacer les batteries au gallium arseniure. Mais la faille fatale est tout aussi évidente : un pérovskite sur Terre ne peut pas traverser des tests de cycles de températures hautes et basses, ni l’irradiation UV intense et les essais d’irradiation auxquels il serait soumis dans l’espace ; ses composants organiques se décomposent facilement, et se volatilise/sublime ; un stockage à haute température pendant quelques heures suffit pour entraîner l’échec. »

Il indique que, sur le plan des trajectoires de développement, il faut abandonner l’idée de « remplacer le silicium cristallin au sol » et se tourner vers la recherche-développement de technologies dédiées à l’espace, pour surmonter les difficultés de stabilité et d’anti-irradiation. Il est possible qu’une voie viable émerge d’ici environ 5 ans.

Les cellules PERC sont une voie technologique principale pour l’espace, sous-estimée par l’industrie, qui pourrait connaître une « seconde naissance ».

Liang Shuang explique que, en tant que trajectoire photovoltaïque la plus mature, le marché considère généralement le 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, la plupart des satellites utilisaient des cellules au silicium monocristallin/PERC ; leur maturité technique et leur fiabilité ont été vérifiées pendant des dizaines d’années en orbite, et leur durée de vie dans l’espace répond facilement aux besoins de 10 à 20 ans. » Il prédit que, sur le marché au sol aussi, le vieillissement des centrales HJT pourrait amener progressivement un retour au PERC. Les lignes TopCon existantes peuvent être compatibles avec la production de PERC. L’industrie n’a donc pas besoin d’éliminer complètement les capacités : il suffit de redémarrer et d’optimiser la technologie.

Réalité industrielle :

« Problème de validation » et « difficulté d’écosystème »

Dans le vacarme du marché des capitaux, les photovoltaïques spatiaux subissent un examen sévère, passant de « concept » à « ingénierie ». Bien que les perspectives soient prometteuses, l’industrie se heurte en interne à des difficultés réelles : absence de système de validation, désalignement des trajectoires technologiques et des goulets de coûts.

La première difficulté est le « problème de validation ». Des personnes concernées chez Mwei? (et) ??? (contenu non lisible ici) -------------- (texte) Le responsable lié à Mav? (et) ??? — (contenu non lisible ici)
Un représentant de Maim? (et) ??? (contenu non lisible ici) a déclaré au journaliste de Securities Times que, que ce soit pour la HJT ou le pérovskite, même si c’est théoriquement faisable, l’industrie manque largement de données probantes en orbite.

L’absence de ces données vient de divers désordres et lacunes dans la phase de validation. Un responsable du développement d’ailerons solaires pour satellites d’un certain institut spatial, Li Ran (pseudonyme), a indiqué au journaliste de Securities Times qu’actuellement, ils reçoivent de nombreuses demandes d’entreprises photovoltaïques voulant tester leurs produits dans l’espace. Mais « les deux parties ne sont souvent pas sur le même ‘canal’ ». Par exemple, de nombreuses entreprises envoient directement des cellules de type N pour les tests ; elles ignorent que ce sont les cellules de type P qui s’adaptent mieux à l’environnement spatial. Pire encore, certaines ne font même pas, au stade terrestre, les validations et améliorations qui devraient être faites « dès le début ».

De plus, une partie des soi-disant « validations » ne sont que de la forme. Li Ran a révélé qu’il y a des entreprises photovoltaïques qui envoient bien des cellules dans l’espace, mais ne produisent pas d’électricité. Liang Shuang indique que le fait d’envoyer des échantillons d’une entreprise photovoltaïque à des institutions comme des instituts spatiaux n’est qu’un point de départ pour la validation ; il faut ensuite un long processus comprenant des tests au sol, l’intégration en orbite, la collecte des données de télémétrie, etc. À court terme, il faut 2 à 3 ans ; à long terme, 5 à 8 ans pour atteindre une commercialisation. Et cela exige une démonstration au niveau du système satellite, ce n’est pas quelque chose qui peut être approuvé simplement en envoyant des échantillons pour vérification.

La racine de cette difficulté vient d’une erreur de compréhension du « fossé entre le ciel et la terre ». Liang Shuang insiste : un produit photovoltaïque au sol ne peut pas être utilisé dans l’espace à 100 % ; il existe des différences essentielles. D’abord, les écarts de température extrêmes : dans l’espace, il faut supporter des variations de ±80℃ à ±120℃ ; en orbite basse, le cycle jour/nuit peut atteindre 15 fois par jour, tandis qu’au sol, on ne peut faire qu’un cycle de +80℃ à -20℃, avec moins d’une fois par jour. Ensuite, l’environnement de fortes radiations : les ultraviolets de l’espace et l’irradiation par particules à haute énergie endommagent très fortement les matériaux, et il n’existe pas de conditions de simulation correspondantes sur Terre. Enfin, les barrières de process : une fois que le soudage et la technologie d’encapsulation du sol sont envoyés dans l’espace, les taux d’échec sont très élevés ; il faut utiliser des procédés dédiés aux satellites.

Lü Jinbiao a déclaré au journaliste de Securities Times que le développement des photovoltaïques spatiaux ne peut pas se contenter de regarder la technologie des cellules elle-même, mais doit être envisagé dans l’ensemble de la chaîne de l’industrie et de l’écosystème commercial. La condition pour que les photovoltaïques spatiaux soient réellement viables est que la demande du marché se mette en place — par exemple, des milliers de satellites doivent avoir besoin d’électricité, et ces satellites ont des destinataires de services commerciaux et des modèles commerciaux clairement définis.

Il est évident que la contrainte de capacité de lancement et l’« incertitude » de la puissance de calcul dans l’espace limitent la diffusion à grande échelle des photovoltaïques spatiaux. Liang Shuang a déclaré que, selon la capacité de lancement actuelle, l’idée d’un million de satellites d’Elon Musk demanderait 100 ans à réaliser. Par ailleurs, le coût des composants comme les GPU et la mémoire dans l’espace est extrêmement élevé et ils risquent de tomber en panne en orbite ; une mise en œuvre commerciale à grande échelle est encore lointaine. Dans le même temps, les coûts constituent aussi un « obstacle » majeur à la commercialisation des photovoltaïques spatiaux. Liang Shuang a fait un calcul : même si SpaceX réduit le coût de lancement à 2000 dollars par kilogramme, l’envoi d’un système de 1 GW sur l’orbite nécessiterait encore plusieurs centaines de milliards de dollars.

La compatibilité de la chaîne industrielle est également remise en question par le marché. Du côté des matériaux en amont, les capacités de production de matériaux ultralégers, résistants aux radiations et aux hautes températures adaptées à l’espace sont insuffisantes ; du côté de la fabrication en milieu de chaîne, la capacité de production personnalisée de modules photovoltaïques de niveau spatial est rare, et la plupart des entreprises se concentrent encore sur de petites séries produites au laboratoire ; du côté de l’exploitation et de la maintenance en aval, les robots en orbite et les équipements de réparation spatiale sont presque inexistants. À ce propos, Lü Jinbiao a déclaré que des matériaux résistants aux hautes températures de niveau spatial et des capacités de production de modules personnalisés, etc., seront fournis par l’offre tirée par la concurrence du marché une fois que la demande commerciale sera clairement établie, et non pas l’inverse — construire d’abord la chaîne industrielle puis attendre la demande.

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

Liang Shuang indique : « Premièrement, il faut reconstruire les priorités technologiques : les photovoltaïques spatiaux devraient abandonner le “culte de l’efficacité en laboratoire”, en mettant le pragmatisme au cœur ; résoudre en priorité la fiabilité, l’adaptation à l’environnement et la durée de vie en orbite ; l’efficacité n’est qu’un indicateur auxiliaire. Deuxièmement, il faut diversifier les trajectoires : la HJT se concentre sur les scénarios au sol ; le PERC maintient sa position de technologie principale dans l’espace ; le pérovskite se tourne vers la R&D dédiée à l’espace. Les trois jouent chacun leur rôle, afin d’éviter une concurrence aveugle entre scénarios. Troisièmement, il faut ralentir le rythme industriel : les entreprises photovoltaïques doivent planifier de façon rationnelle ; considérer les photovoltaïques spatiaux comme une réserve technologique de plus de 10 ans, et non comme un point d’augmentation de performance à court terme. »

Il conclut enfin : « Au milieu de la vague des photovoltaïques spatiaux, seul un retour à l’essence de l’ingénierie et aux règles de l’industrie — en écartant la financiarisation et la spéculation, ainsi que la conduite unilatérale de l’opinion publique — permettra à cette technologie de devenir réellement pratique, au lieu de rester dans la science-fiction et les récits liés au capital. »

[Rédacteur en chef : Liu Chang]

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