Investigação sobre a realidade e a ilusão da energia fotovoltaica espacial: a loucura conceitual e a verdade da indústria sob a maré de trilhões

Yin Jingfei, repórter estagiária

O setor de fotovoltaico para o espaço está em alta e é muito procurado, o que faz com que as empresas de fotovoltaico terrestres — que “ficaram presas ao excesso de capacidade e a perdas de resultados” — disputem “ir para o céu” para contar histórias. Um repórter do Securities Times, após uma investigação aprofundada, descobriu que: a “fotovoltaica para o espaço” está, na maioria dos casos, apenas ao nível de PPT e de laboratório; rotas populares como HJT (células solares de junção heterogénea) e perovskita “são viáveis em teoria, mas, ao colocar no espaço, dá-se cabo delas”; e a tecnologia PERC (técnica de emissor passivado e célula traseira) é vista por especialistas como uma solução madura subestimada. Faltam validações e o ecossistema industrial ainda está longe de amadurecer — este aquecimento de “galáxia e vasto universo” talvez seja apenas uma festa de conceitos.

Recentemente, os departamentos reguladores já desferiram uma série de medidas fortes contra empresas cotadas que aproveitam o calor das tendências. Especialistas do setor apelam: só ao regressar à essência da engenharia e às leis do desenvolvimento industrial é que esta tecnologia poderá realmente alcançar o “vasto cosmos”.

**　　Exagero conceptual: atrai medidas duras de supervisão**

Tecnologias maduras como foguetes reutilizáveis impulsionam a globalização e a escala das operações de lançamento; além disso, a ideia de “computação no espaço” proposta por Musk acrescenta imaginação e sugere um mercado de vários trilhões para a fotovoltaica espacial. Ao entrar em abril, com catalisadores positivos como a reunião para iniciar o sindicato do IPO da SpaceX a 6 de abril, a tendência do fotovoltaico espacial voltou a ganhar dinamismo no curto prazo.

Desde o início deste ano, várias empresas cotadas na A-share foram punidas por se envolverem em “especulação com base em conceitos como SpaceX e espaço comercial”. Empresas fotovoltaicas como Shuangliang Energy Saving e Trina Solar foram punidas pelo Gabinete Regulador de Valores Mobiliários de Jiangsu e receberam advertência de supervisão da Bolsa de Xangai, respetivamente, devido ao lançamento de informações vagas sobre cooperação com a SpaceX. Além disso, Guoke Jinguang, Hangxiao Steel, Voger Optoelectronics e ECI Digital receberam advertências de supervisão por publicarem informações relacionadas com o espaço comercial de forma imprecisa ou incompleta.

Um repórter do Securities Times descobriu que a maioria das empresas cotadas que “segue conceitos” apresenta as seguintes características: ou exagera a ligação entre a cooperação de negócios com empresas aeroespaciais como a SpaceX; ou elabora planos de tecnologia aeroespacial de forma vaga; ou usa etiquetas de moda para induzir o mercado a acreditar que é um interveniente central no campo do fotovoltaico espacial.

Qi Haishen, CEO da Jinzhen Co., Ltd., disse ao repórter do Securities Times que, com o calor do fotovoltaico espacial, algumas empresas seguem a tendência para especular e é necessário distinguir com racionalidade o negócio central de uma empresa e o grau de ligação ao “tema quente”; algumas empresas, embora tenham planos com produtos relacionados, têm diferenças quanto ao tamanho e à proporção do negócio principal, pelo que não se pode exagerar a narrativa apenas pelo momento. O fotovoltaico espacial é um novo cenário de aplicação, com grande potencial, mas a libertação de valor pelo mercado tem de ser gradual; não se deve perseguir um crescimento explosivo.

Do ponto de vista industrial, tanto a indústria como os investimentos precisam de olhar para a fotovoltaica espacial com racionalidade: não se deve querer resultados rápidos nem esperar uma explosão no curto prazo; o desenvolvimento tem de ser gradual e seguir as leis do setor. A libertação de mercado do fotovoltaico espacial é ainda mais exigente do que a do segmento civil. Embora os recursos espaciais sejam limitados e a necessidade de as empresas disputarem capacidade seja urgente, quando a tecnologia não está à altura não se deve avançar precipitadamente, evitando desperdício de recursos e desordens no setor.

Liang Shuang (nome fictício), diretor de um centro de investigação técnica de engenharia solar no sul da China, dedicado ao estudo da fotovoltaica para o espaço há mais de vinte anos, disse ao repórter do Securities Times que, atualmente, no setor da fotovoltaica espacial, “há uma mistura de conteúdos exatos, quase exatos, que violam o senso comum e assentes em boatos”. As principais empresas de fotovoltaico terrestres trocam e discutem com frequência, mas é difícil chegar a um consenso claro. A ideia de fotovoltaica espacial e de computação no espaço proposta por Musk, “apesar de rica em imaginação, está muito distante da realidade da engenharia”, já foi alvo de dúvidas públicas por especialistas da área aeroespacial nos EUA.

Sob supervisão rigorosa por parte dos departamentos reguladores contra comportamentos de especulação, empresas cotadas fotovoltaicas de referência relacionadas com o tema disseram ao repórter do Securities Times que, atualmente, na indústria, palavras relacionadas com perovskita e outras expressões do fotovoltaico espacial são tratadas como tabu.

**　　A verdade tecnológica:**o fotovoltaico terrestre não consegue, diretamente, ir para o espaço

Como “posto de abastecimento” de satélites, o fotovoltaico espacial tem essencialmente três rotas tecnológicas: baterias de arsenieto de gálio, baterias de HJT e baterias de perovskita. Baterias de arsenieto de gálio são a corrente principal, mas têm um custo elevado; baterias de HJT e de perovskita, devido à imaturidade tecnológica, ainda não foram verdadeiramente aplicadas.

Enquanto as empresas fotovoltaicas “se batem em terra” e se esmagam em competição, quem vai conseguir o bilhete para o futuro do fotovoltaico espacial?

A maioria das empresas fotovoltaicas ou fica presa no laboratório, focada apenas na eficiência da conversão fotoelétrica, ou, por parte de algumas, envia as células fotovoltaicas para o espaço para verificação; há também empresas que entram nesta via por via de aquisições.

No caso da GCL Technology, um representante disse ao repórter do Securities Times que a empresa já concluiu, em 2023, a primeira experiência global de incorporação de módulos de perovskita no espaço; prevê, em 2026, realizar testes de envio de amostras e validação em “quase espaço” em conjunto com o Instituto 811 da China Aerospace Science and Technology Corporation. A tecnologia de células HPBC da LONGi Green Energy foi incorporada no ônibus espacial Shenzhou duas vezes para concluir medições reais no espaço e, além disso, lançou uma célula flexível de camadas empilhadas com eficiência de 33,4%. A JinkoSolar afirmou que a eficiência em laboratório da célula em camadas de perovskita atinge 34,76% e, em conjunto com a empresa Jintai Technology, construiu uma linha de laboratório de IA para acelerar a investigação e desenvolvimento. Já a Junda Shares entrou na área de desenvolvimento de baterias satelitais e de satélites completos por meio de aquisições e cooperação.

O especialista consultor Lü Jinbiao, da Associação da Indústria Fotovoltaica da China, disse ao jornalista que, a eficiência de conversão fotoelétrica da perovskita anunciada em laboratório costuma ser apenas resultado de pequena área e em condições ideais; há ainda um longo caminho a percorrer para saber se é repetível, se consegue passar por testes de pequena escala e de pré-industrialização, e se se pode industrializar.

Liang Shuang afirmou de forma direta que a lógica de investigação e testes da fotovoltaica espacial precisa urgentemente de ser ajustada. O fotovoltaico terrestre dá mais prioridade ao custo e à quantidade de produção elétrica. Neste momento, as empresas fotovoltaicas concentram-se na eficiência da conversão fotoelétrica, mas um satélite não pode ser reparado nem substituído: quando a bateria falha, o satélite é descartado. Assim, a fiabilidade é o primeiro indicador; a eficiência é apenas uma referência secundária. A lógica de conceção é totalmente diferente.

Além da especulação, a rota de HJT e de perovskita conseguirá seguir em frente?

Na perspetiva de Liang Shuang, o princípio do HJT é viável, mas a relação custo-benefício no espaço é extremamente baixa.

Este especialista de fotovoltaica espacial disse que, embora o HJT não seja absolutamente impossível de ser usado no espaço, precisa de uma reconstrução completa dos materiais dos eletrodos, dos processos de fabrico e das tecnologias de encapsulamento para o ambiente espacial. Depois da modificação, surgem problemas de queda de eficiência e aumento de custos. Os eletrodos HJT terrestres não conseguem suportar as variações extremas de temperatura e a irradiação no espaço; produtos não melhorados falham rapidamente em órbita. Após modificação, podem satisfazer o uso de curto prazo (por exemplo, 6 meses), mas a fiabilidade e estabilidade no longo prazo (mais de 5 anos) é insuficiente. Em termos gerais, a relação custo-benefício fica muito aquém da rota “antiga” da bateria fotovoltaica PERC. Os caminhos de investigação no setor são muito semelhantes: todos se concentram em otimizar a adaptação ao ambiente, não havendo grandes avanços originais e disruptivos.

Liang Shuang revelou que algumas empresas colocam diretamente baterias HJT terrestres no espaço; elas falham em poucos dias até alguns meses, mas as partes envolvidas não divulgaram os resultados de falha.

No entanto, Qi Haishen disse que esse tipo de situação é um evento probabilístico. O ambiente do espaço é complexo, e a operação do satélite em órbita já implica diversas possibilidades de avaria. Não se deve negar o potencial de adaptação do HJT ao espaço apenas porque ocorreram problemas em alguns testes.

No caso das baterias de perovskita, o seu princípio é adaptável ao espaço, mas a rota precisa de ser reconstruída completamente.

Liang Shuang disse ao repórter do Securities Times: “Do ponto de vista dos princípios científicos, as baterias de perovskita são mais adequadas para aplicações em satélites do que o silício cristalino, e os satélites toleram muito melhor o custo das baterias do que o solo. Contudo, as atuais rotas tecnológicas não funcionam. A vantagem central está na resposta a fraca luminosidade e na evitação da degradação por água e oxigénio no ambiente de vácuo; em termos teóricos, o desempenho é superior ao do silício cristalino e, no longo prazo, espera-se que substitua baterias de arsenieto de gálio. Mas a falha fatal também é evidente: a perovskita no terreno não consegue passar nos testes de variação de temperatura elevada e baixa no espaço, de radiação ultravioleta forte e de irradiação; os componentes orgânicos decompõem-se e volatilizam-se facilmente; e o armazenamento a alta temperatura por algumas horas faz com que a bateria falhe.”

Ele apontou que, quanto ao caminho de desenvolvimento, é necessário abandonar a ideia de “substituir o silício cristalino terrestre” e mudar para a investigação e desenvolvimento de tecnologia própria para o espaço, superando os problemas de estabilidade e resistência à radiação. Em cerca de 5 anos, espera-se que seja possível traçar uma rota viável.

As baterias PERC, por sua vez, são uma rota principal de fotovoltaico para o espaço subestimada pelo setor e podem vir a ter “um renascimento”.

Liang Shuang explicou que, como rota tecnológica de fotovoltaico mais madura, o mercado costuma considerar a PERC como capacidade atrasada; porém, no domínio do espaço, ela é uma solução madura, validada através de décadas. “Antes de 2010, a maioria dos satélites no mundo usava células de silício monocristalino/PERC. O nível de maturidade e a fiabilidade foram verificados durante dezenas de anos em órbita, e a vida útil no espaço consegue facilmente cumprir as exigências de 10 a 20 anos.” Ele prevê que, com a degradação dos HJT no segmento terrestre, o fotovoltaico terrestre poderá ir gradualmente regressando à PERC. As linhas existentes de TopCon conseguem ser compatíveis com a produção de PERC; o setor não precisa eliminar completamente a capacidade, bastando reiniciar a otimização tecnológica.

**　　Realidade industrial:****“dificuldade de validação” e “dificuldade de ecossistema”**

Com a agitação do mercado de capitais, a fotovoltaica espacial enfrenta uma prova severa, de “conceito” a “engenharia”. Apesar de um futuro promissor, o próprio setor depara-se com obstáculos reais como ausência de sistemas de validação, desalinhamento das rotas tecnológicas e custos que funcionam como um “fosso” difícil.

Em primeiro lugar está a dificuldade de validação. Pessoas relacionadas com o Maiwei Co., Ltd. admitiram ao repórter do Securities Times que, tanto no caso do HJT como da perovskita, embora em teoria seja possível, o setor, de forma geral, carece de dados empíricos em órbita.

A falta destes dados provém de vários desequilíbrios e lacunas no processo de validação. Li Ran (nome fictício), uma pessoa envolvida no desenvolvimento de asas solares para um instituto aeroespacial, disse ao repórter do Securities Times que atualmente recebem muitos pedidos de validação de empresas fotovoltaicas terrestres “indo para o espaço”, mas “não estão no mesmo canal”. Por exemplo, muitas empresas fazem testes diretamente com baterias do tipo N; não sabem que baterias do tipo P é que se adaptam melhor ao ambiente espacial. Há ainda casos em que nem sequer “entram” nos testes e melhorias que deveriam ser feitos na fase terrestre.

Mais do que isso, parte das chamadas “validações” é apenas formalidade. Li Ran revelou que algumas empresas fotovoltaicas colocam as baterias no espaço, mas não chegam a gerar eletricidade. Liang Shuang apontou que enviar amostras de empresas fotovoltaicas para instituições como institutos aeroespaciais é apenas o ponto de partida da validação; é necessário passar por um longo processo que inclui testes em terra, acoplamento em órbita e recolha de dados de telemetria, etc. No mínimo, demora 2 a 3 anos; no máximo, 5 a 8 anos para chegar ao uso comercial. Além disso, é necessário passar por uma validação ao nível do sistema de satélite; não basta simplesmente submeter para inspeção.

A raiz desta dificuldade está num desvio de perceção relativamente às “diferenças entre terra e espaço”. Liang Shuang enfatizou que 100% dos produtos fotovoltaicos terrestres não podem ser usados diretamente no espaço; existem diferenças fundamentais entre os dois. Em primeiro lugar, diferenças extremas de temperatura: o espaço precisa suportar variações de ±80℃ a ±120℃; em órbita baixa, o ciclo diário de satélites pode chegar a 15 vezes, enquanto em terra só se consegue +80℃ a -20℃, com ciclo diário inferior a 1 vez. Em segundo lugar, ambientes de forte radiação: a radiação ultravioleta do espaço e a irradiação por partículas de alta energia destroem material de forma extremamente severa, não existindo condições de simulação correspondentes em terra. Em terceiro lugar, barreiras de processo: as taxas de falha são extremamente altas quando técnicas de soldadura e encapsulamento terrestres são usadas no espaço; é necessário adotar processos próprios para satélites.

Lü Jinbiao disse ao repórter do Securities Times que o desenvolvimento da fotovoltaica para o espaço não deve focar apenas a tecnologia das baterias em si, mas sim considerar todo o ecossistema da cadeia industrial e o ambiente de negócios. O pré-requisito para a fotovoltaica espacial ser verdadeiramente viável é que a procura de todo o mercado se materialize — por exemplo, quando há milhares de satélites que precisam de eletricidade, e esses satélites têm também públicos-alvo e modelos de negócio claros.

Obviamente, limitações na capacidade de lançamento e a “incerteza” da computação no espaço restringem a popularização em escala do fotovoltaico espacial. Liang Shuang disse que, de acordo com a capacidade atual de lançamento, o conceito de Musk de um milhão de satélites levaria 100 anos para ser concluído; e, além disso, dispositivos como GPU e memória no espaço têm custos extremamente altos e tendem a falhar em órbita, tornando a implementação comercial improvável num futuro próximo. Ao mesmo tempo, o custo também é um grande “obstáculo” para a comercialização da fotovoltaica espacial. Liang Shuang fez contas: mesmo que a SpaceX reduza os custos de lançamento para 2000 dólares por quilo, enviar um sistema de 1 GW para a órbita ainda exigiria várias dezenas de milhares de milhões de dólares.

A compatibilidade da cadeia industrial também foi questionada pelo mercado. Do lado dos materiais a montante, falta capacidade de produção de materiais ultraleves, resistentes à radiação e tolerantes a altas temperaturas que se adaptem ao ambiente espacial. Do lado da produção a meio da cadeia, a produção personalizada de módulos fotovoltaicos em nível aeroespacial é escassa, e a maioria das empresas ainda produz em pequena escala como em laboratório. Do lado da operação e manutenção a jusante, robôs em órbita e equipamentos de reparação no espaço praticamente inexistem. Sobre isso, Lü Jinbiao disse que materiais de alta resistência à temperatura e capacidades de produção de módulos personalizados em nível aeroespacial serão supridos pelo fornecimento orientado pela concorrência do mercado depois de a procura comercial ficar clara, em vez de primeiro construir a cadeia industrial e só depois esperar pela procura.

Diante do entusiasmo, é necessário regressar à racionalidade, reconfigurar prioridades tecnológicas e o ritmo industrial.

Liang Shuang afirmou: “Em primeiro lugar, a prioridade tecnológica precisa ser reestruturada: o fotovoltaico espacial deve abandonar o ‘culto à eficiência em laboratório’; com o pragmatismo como núcleo, deve resolver primeiro problemas de fiabilidade, adaptação ao ambiente e vida útil em órbita; a eficiência é apenas um indicador auxiliar. Em segundo lugar, as rotas devem ser separadas: o HJT deve focar cenários terrestres, a PERC deve manter-se na posição principal no espaço, a perovskita deve direcionar-se para investigação e desenvolvimento dedicados ao espaço; as três rotas devem cumprir os seus papéis, evitando competição cega entre cenários. Em terceiro lugar, o ritmo industrial deve abrandar: as empresas fotovoltaicas devem planear de forma racional, tratando o fotovoltaico espacial como reserva tecnológica de longo prazo de mais de 10 anos, e não como ponto de crescimento de curto prazo para resultados.”

Por fim, ele enfatizou: “No auge do fotovoltaico espacial, só ao regressar à essência da engenharia e às leis do desenvolvimento industrial, ao abandonar a especulação financeira e a orientação unilateral da opinião pública, é que esta tecnologia pode realmente chegar à utilidade prática — em vez de permanecer apenas em histórias de ficção científica e de capitais.”

(Fonte: Securities Times)