Космическая фотоэлектрическая энергия: Мировой бум триллионов — праздник концепций и правда индустрии

Стажёр-журналист Инь Цзинфэй

Сектор космической фотовольтаики раскалён как никогда, из-за чего наземные компании в сфере фотовольтаики, «попавшие в перепроизводство и ушедшие в убытки по отчётности», наперегонки «взлетают» и рассказывают истории. Как выяснил репортёр Securities Times в ходе углублённого расследования, «космическая фотовольтаика» в большинстве случаев остаётся на уровне PPT и лаборатории; популярные маршруты вроде HJT (гетеропереходная солнечная батарея) и перовскитных технологий «теоретически рабочие, но как только дело доходит до выхода в космос — всё приходит в негодность»; PERC (технология пассивации эмиттера и задней стороны), по мнению экспертов, является недооценённым зрелым решением. Не хватает верификации, а промышленная экосистема ещё далека от зрелости — эта горячая раскрутка «звёздного неба и моря звёзд», возможно, всего лишь праздник концептов.

В последнее время регуляторы уже нанесли серию жёстких ударов по компаниям, которые «цепляются за хайп» среди листинговых. Эксперты отрасли призывают: вернуться к инженерной сути и закономерностям развития промышленности, чтобы эта технология действительно вышла на уровень «безбрежного космоса».

Концептуальная спекуляция: привлекла жёсткое внимание регуляторов

Технологии вроде многоразовых ракет делают глобальные запуски эпохой массовости, а также на воображение космической фотовольтаики влияет концепция «космических вычислений», предложенная Илоном Маском, разгоняя ожидания рынка на масштабы в триллионы. Войдя в апрель, на фоне позитивных катализаторов, включая то, что SpaceX 6 апреля проведёт встречу стартового синдиката IPO, концепт космической фотовольтаики на коротком отрезке снова оживился.

С начала этого года в A-акциях уже несколько листинговых компаний были наказаны за участие в спекуляциях вокруг «SpaceX, коммерческого космоса и прочих концептов». Такие фотовольтаичные компании, как Liangliang Energy Saving (600481), Trina Solar и др., из-за публикации расплывчатой информации о сотрудничестве с SpaceX, образующей подмену «зацепа за хайп», получили соответственно наказание от Комиссии по ценным бумагам провинции Цзянсу и предупреждение по регулированию со стороны Шанхайской фондовой биржи. Кроме того, Guoke Janggong, Hangxiao Steel Structure (600477), Wogao Optoelectronics (603773) и Eke Digital и др. получили предупреждения по регулированию за то, что в опубликованных сведениях, связанных с коммерческим космосом, допущены неточности и/или неполнота.

Как выяснил репортёр Securities Times, у большинства компаний, которые «цепляются за концепт», проявляются следующие особенности: либо преувеличивается связь их бизнеса с сотрудничеством со SpaceX и другими аэрокосмическими компаниями; либо размыто описывается компоновка (план) по аэрокосмическим технологиям; либо используются ярлыки «хайповой тематики», из-за чего рынок ошибочно воспринимает их как ключевого участника сферы космической фотовольтаики.

Генеральный директор Jincheng Shares Ци Хайшэнь заявил репортёру Securities Times, что на фоне ажиотажа вокруг космической фотовольтаики некоторые компании идут по пути «следования за течением» в спекуляции — поэтому нужно рационально различать основной бизнес компании и степень связанности с хайпом. Часть компаний хотя и имеет релевантные продуктовые наработки, но масштаб и доля основного бизнеса отличаются — нельзя раздувать слова из-за одного лишь хайпа. Космическая фотовольтаика — это новая область применения с большим потенциалом, однако высвобождение рынка должно происходить постепенно, не стоит гнаться за взрывным ростом.

С точки зрения отрасли: и в индустриальном развитии, и в инвестициях нужно рационально смотреть на космическую фотовольтаику. Не следует форсировать события и ожидать взрыв в краткосрочной перспективе — развитие должно идти постепенно и следовать закономерностям отрасли. Выпуск рынка космической фотовольтаики предъявляет более жёсткие требования, чем для гражданского применения: хотя ресурсы пространства ограничены и потребность компаний в споре за мощности срочна, продвижение «с сырой технологией» недопустимо — чтобы избежать потерь ресурсов и беспорядков в отрасли.

Директор исследовательского центра инженерных технологий одного из предприятий в Южном Китае по солнечным технологиям (000591) Лян Шуан (псевдоним), который занимается исследованиями космической фотовольтаики более 20 лет, сказал репортёру Securities Times: в настоящее время в сфере космической фотовольтаики «переплетаются информация, точная, наполовину точная, противоречащая здравому смыслу и пересказанная со слов других». Лидирующие наземные компании часто обмениваются мнениями и обсуждают, но при этом трудно добиться ясного согласия. Концепция космической фотовольтаики и космических вычислений, предложенная Маском, «хотя и богатая воображением, но крайне далека от инженерной реальности», при этом эксперты в США по космонавтике уже публично поставили под неё под сомнение.

Регуляторы строго контролируют спекулятивные действия. Соответствующие ключевые листинговые компании по фотовольтаике заявили репортёру Securities Times: сегодня в отрасли по таким терминам, как перовскит и др., царит почти «табу».

Техническая правда:

Наземная фотовольтаика не может напрямую отправиться в космос

Как «заправочные станции» для спутников, космическая фотовольтаика в основном опирается на три технологических маршрута: арсенид-галлиевая батарея, HJT и перовскитная батарея. Арсенид-галлиевые батареи — основное решение, но их стоимость высока; HJT и перовскитные батареи из-за незрелости технологий пока ещё не применяются по-настоящему.

Пока фотовольтаичные компании на Земле «соревнуются до изнеможения» в разработке, кто получит билет в будущее — космическую фотовольтаику?

Большинство компаний либо годами застревают в лаборатории, буквально «прилипая» к показателю эффективности фотоэлектрического преобразования; часть компаний отправляет фотовольтаичные батареи в космос для проверки; некоторые заходят в этот сегмент через слияния и поглощения.

Gongxin Technology, отвечая репортёру Securities Times, сообщила: компания завершила в 2023 году глобальный первый эксперимент по установке перовскитных модулей в космос на борту. В 2026 году компания планирует вместе с China Academy of Space Technology (000901) Institute 811 провести тестирование образцов и проверку в ближнем к космосу пространстве. Longi Green Energy (HPBC) батарея дважды устанавливалась на корабли Shenzhou для проведения натурных испытаний в космосе и также была представлена мягкая многослойная батарея с эффективностью 33.4%. JinkoEnergy заявила, что лабораторная эффективность перовскитного многослойного аккумулятора достигает 34.76%, и что совместно с JingTai Technology они построили AI-лабораторную линию, чтобы ускорить разработку. JunDa Shares (002865) же выходит в область разработки спутниковых батарей и «целых комплектов» (batteries + entire satellites) через приобретения и сотрудничество.

Китайская ассоциация фотовольтаической отрасли. Консультирующий эксперт Лю Цзиньбяо сообщил репортёру: заявляемая в лаборатории эффективность перовскитной фотоэлектрической конверсии зачастую является результатом на малой площади и в идеальных условиях; вопрос — можно ли повторить, можно ли через малые и средние партии довести до результата и выйти на массовую индустриализацию — ещё очень долгий путь.

Лян Шуан прямо отметил: логика разработки и тестирования космической фотовольтаики сейчас остро нуждается в корректировке. Наземная фотовольтаика в большей степени фокусируется на себестоимости и объёме генерации электроэнергии; сегодня большинство фотовольтаичных компаний уделяет внимание эффективности фотоэлектрического преобразования. Однако спутник не ремонтопригоден и не подлежит замене: выход из строя батареи означает списание спутника, а надёжность — главный показатель, тогда как эффективность является лишь вторичным ориентиром; логика проектирования полностью иная.

Помимо спекуляций: смогут ли пройти HJT и перовскитные маршруты?

По мнению Лян Шуана, принцип HJT в целом рабочий, но «космическая» экономическая эффективность крайне низкая.

Этот эксперт по космической фотовольтаике заявил, что HJT нельзя назвать абсолютно невозможной для применения в космосе, но нужно полностью переделать материалы электродов, технологии изготовления и упаковки под условия пространства. После такой переработки возникают проблемы: падает эффективность и растёт стоимость. Наземные HJT-электроды не способны выдерживать экстремальные температурные колебания и радиацию в космосе; неулучшенные продукты быстро выходят из строя на орбите. После доработки они могут обеспечить краткосрочное использование (например, 6 месяцев), но долгосрочная (5 лет и более) надёжность и стабильность недостаточны — комплексная экономичность сильно уступает «старому» маршруту фотовольтаичных батарей PERC. Исследовательские маршруты отрасли в целом очень похожи: все они вращаются вокруг оптимизации под адаптацию к среде, поэтому трудно ожидать прорыва с принципиальным пересмотром.

Лян Шуан сообщил: некоторые компании отправляли наземные HJT-батареи прямо в космос, и они выходили из строя в течение нескольких дней — нескольких месяцев, но заинтересованные стороны не раскрывали результаты сбоев.

Впрочем, Ци Хайшэнь отметил: такие случаи относятся к вероятностным событиям. Космическая среда сложна, а сами запуски спутников с полётами по орбите изначально предполагают множество возможных неисправностей, поэтому нельзя, увидев проблемы в части тестов, отрицать потенциал адаптации HJT к космосу.

Перовскитные батареи: их принцип подходит для космоса, но нужно полностью перестроить маршрут.

Лян Шуан сказал репортёру Securities Times: «С научной точки зрения перовскитные батареи лучше подходят для спутникового применения, чем монокристаллический кремний; кроме того, спутники гораздо более терпимы к стоимости батарей, чем наземные системы. Однако текущий технологический маршрут не проходит. Ключевое преимущество — реакция на слабое освещение, а также обход разложения водой и кислородом в вакуумной среде: теоретические характеристики лучше, чем у кремния, и в долгосрочной перспективе есть шанс заменить арсенид-галлиевые батареи. Но фатальные слабые места столь же очевидны: наземные перовскиты не выдерживают чередование высоких и низких температур, сильное ультрафиолетовое излучение и радиационные тесты в космосе; органические компоненты легко разлагаются и сублимируются — даже при хранении на высокой температуре в течение нескольких часов батарея выходит из строя».

Он указал: касательно пути развития необходимо отказаться от идеи «замены наземного кремния» и перейти на разработку технологий, предназначенных именно для космоса, решая задачи стабильности и стойкости к радиации; примерно через 5 лет есть шанс выйти на реализуемый маршрут.

С точки зрения PERC: это технология, которую отрасль недооценила, основной путь космической фотовольтаики, возможно, её ждёт «второе рождение».

Лян Шуан рассказал: как наиболее зрелый технологический маршрут в фотовольтаике, в рынке PERC обычно считают технологией отсталых мощностей. Но в космосе это — решение, длительно проверенное временем и прошедшее верификацию. «До 2010 года в мире большинство спутников опирались на монокристаллический кремний / батареи PERC; уровень зрелости и надёжность прошли испытание на орбите десятилетиями, и космический срок службы с лёгкостью удовлетворяет потребности 10–20 лет». Он предполагает: наземная фотовольтаика тоже может постепенно вернуться к PERC из-за проблем деградации HJT-станций. Текущие производственные линии TopCon способны совместно производить PERC; отрасли не нужно полностью списывать мощности, достаточно перезапустить оптимизацию технологии.

Отраслевая реальность:

«Проблема верификации» и «трудности экосистемы»

На фоне шумной активности на рынке капитала космическая фотовольтаика сталкивается с суровым экзаменом перехода от «концепта» к «инженерии». Хотя перспективы широки, внутри отрасли существуют реальные трудности: отсутствует система верификации, наблюдается рассинхрон технологических маршрутов и присутствует «костовой обрыв» (стоимостной барьер).

Первое, что бросается в глаза, — «проблема верификации». Представитель компании Майвэй (300751) признался репортёру Securities Times: независимо от того, речь о HJT или перовскитах, теоретически это возможно, но отрасль в целом не располагает фактическими доказательствами из данных на орбите.

Отсутствие таких данных связано с тем, что в контуре верификации царят хаос: множество несоответствий и недостатков. Представитель одного из аэрокосмических институтов, занимающийся разработкой солнечных крыльев (псевдоним Ли Жань), сказал репортёру Securities Times: сейчас они получили множество запросов от наземных фотовольтаичных компаний на проведение верификаций на орбите, но «мы часто не на одном канале». Например, многие компании напрямую берут N-тип батарей для тестов, хотя P-тип батареи лучше подходят для космической среды; а некоторые и вовсе ещё не приступали к верификации и улучшениям, которые должны проводиться на наземной стадии.

Более того, часть так называемых «верификаций» превращается в формальность. Ли Жань сообщил: некоторые фотовольтаичные компании отправляют батареи в космос, но при этом не производят генерацию электроэнергии. Лян Шуан отметил: отправка образцов в аэрокосмический институт и тому подобные организации — лишь точка старта верификации; далее требуются длинные процедуры: наземные тесты, установка на борту в ходе запуска, сбор телеметрических данных и т. д. К коммерциализации можно прийти не раньше чем через 2–3 года в коротком сценарии и через 5–8 лет в длинном, при этом нужно пройти системный анализ на уровне спутниковой системы; просто «отправить на проверку» недостаточно, чтобы сразу пройти.

Корень этой проблемы — смещение в понимании «разницы между Землёй и космосом». Лян Шуан подчеркнул: 100% наземных фотовольтаичных продуктов нельзя напрямую использовать в космосе — между ними есть принципиальные отличия. Во-первых, экстремальные температурные колебания: космос должен выдерживать размах от ±80℃ до ±120℃; для спутников на низкой орбите суточный цикл может достигать 15 раз, а на Земле удаётся обеспечить только от +80℃ до -20℃ и при этом суточный цикл меньше 1 раза. Во-вторых, мощная радиационная среда: ультрафиолет в космосе и воздействие высокоэнергетических частиц крайне разрушительно для материалов — на Земле нет соответствующих условий моделирования. В-третьих, технологический барьер: когда наземная технология пайки и упаковки терпит неудачи после выхода в космос, процент отказов очень высок; нужна спутниковая специализированная технология.

Лю Цзиньбяо сказал репортёру Securities Times: развитие космической фотовольтаики нельзя сводить только к самой батарейной технологии; нужно рассматривать вопрос целиком в контексте всей цепочки поставок и коммерческой экосистемы. Реально выполнимое условие для космической фотовольтаики — когда поднимется спрос на рынке, например, когда нужны тысячи и десятки тысяч спутников для получения электроэнергии, и у этих спутников есть понятные коммерческие объекты услуг и коммерческие модели.

Очевидно: ограничения по возможностям запуска и «неопределённость» космических вычислений сдерживают масштабное внедрение космической фотовольтаики. Лян Шуан сказал: по текущим возможностям запуска концепт Маска по миллиону спутников потребует целого века. А стоимость устройств вроде космических GPU, памяти и т. п. крайне высока, к тому же они легко теряют работоспособность в условиях орбиты — рыночное внедрение откладывается на неопределённый срок. При этом стоимость — ещё один «порог» на пути коммерциализации космической фотовольтаики. Лян Шуан подсчитал: даже если SpaceX снизит стоимость запуска до 2000 долларов за килограмм, чтобы вывести на орбиту систему уровня 1 GW, всё равно потребуется несколько сотен миллиардов долларов.

Также под сомнение ставят совместимость по всей цепочке поставок. Со стороны upstream-материалов: не хватает мощностей по сверхлёгким, радиационно-стойким и высокотемпературным материалам, адаптированным под космос; со стороны midstream-производства: дефицит уникально настраиваемых производственных мощностей по аэрокосмическим фотовольтаичным модулям — многие компании всё ещё в основном производят в лабораторных малых партиях; со стороны downstream-эксплуатации: почти нулевое наличие в орбите роботов технического обслуживания (300024) и оборудования для ремонта в космосе. На это Лю Цзиньбяо ответил: поставки специализированных высокотемпературных материалов уровня космонавтики и мощностей по настраиваемым модулям будут формироваться рыночной конкуренцией после того, как станет ясно, что есть коммерческий спрос; нельзя сначала выстроить всю цепочку поставок, а затем ждать появления потребности.

Перед лицом волны ажиотажа нужно сохранять рациональность: заново расставить приоритеты технологий и синхронизировать темпы отрасли.

Лян Шуан сказал: «Во-первых, приоритеты технологий нужно пересобрать: космическая фотовольтаика должна отказаться от “фетиша лабораторной эффективности”, делая акцент на прагматизме — в первую очередь решать вопросы надёжности, адаптации к среде и ресурса на орбите, а эффективность должна быть только вспомогательным показателем. Во-вторых, маршруты нужно разделить: HJT сфокусировать на наземных сценариях, PERC сохранять как основное решение для космоса, перовскит — направить в разработку, специально предназначенную для космоса; пусть три ветви выполняют свою роль, чтобы избежать слепой конкуренции между сценариями. В-третьих, темп развития нужно замедлить: фотовольтаичные компании должны рационально размещать планы, рассматривая космическую фотовольтаику как долгосрочный технологический резерв на 10 лет и более, а не как точку краткосрочного роста показателей».

И в конце он подчеркнул: «Во время ажиотажа вокруг космической фотовольтаики только возврат к инженерной сути и закономерностям отрасли, отказ от финансовизированной спекуляции и одностороннего наведения общественного мнения позволит этой технологии действительно перейти к практическому применению, а не оставаться в сфере фантастики и историй про капитал».

(Редактор: Чжан Ян HN080)

     【Дисклеймер】Данная статья отражает только личные взгляды автора и не имеет отношения к Hexun. Сайт Hexun сохраняет нейтралитет в отношении заявлений и оценок, содержащихся в тексте, и не предоставляет никаких явных или подразумеваемых гарантий точности, надёжности или полноты содержащихся сведений. Пожалуйста, читателям следует использовать материал только в качестве справки и принять на себя все риски и ответственность самостоятельно. news_center@staff.hexun.com

Пожаловаться