Исследование виртуальных и реальных аспектов космической солнечной энергетики: безумие концепций и правда индустрии на фоне триллионной волны

Корреспондент-стажёр Инь Цзинфэй

Космический сегмент фотовольтаики стремительно набирает популярность — из-за этого наземные компании в сфере фотовольтаики, которые «оказались в ловушке избыточных мощностей и убытков по прибыли», наперегонки «взлетают», чтобы рассказывать истории. Расследование корреспондента Securities Times обнаружило: «Большая часть “космической фотовольтаики” остаётся на уровне PPT и лабораторий»; такие популярные маршруты, как HJT, перовскит и т.п., «с точки зрения принципов всё осуществимо, но как только “улетают” — всё пропадает»; PERC (технология пассивации эмиттера и задней стороны ячейки) эксперты считают недооценённым зрелым решением. Недостаёт верификации, а промышленная экосистема пока далеко не зрелая — этот горячий ажиотаж «звёздного моря», возможно, всего лишь праздник концепций.

Накануне регулирующие органы нанесли по компаниям, которые «цепляются за хайп», серию жёстких ударов. В отрасли эксперты призывают: вернуться к инженерной сути и закономерностям развития отрасли, и только тогда эта технология действительно выйдет к «бескрайнему космосу».

Ажитирование концепций: привлекает удары со стороны регулирования

Технологии, такие как многоразовые ракеты-носители, зрелы и тем самым переводят глобальные запуски в эпоху масштабирования. Кроме того, идеи Маска о вычислительных мощностях в космосе (space computing) создают воображение о рынке космической фотовольтаики в масштабе триллионов. Войдя в апрель, на фоне позитивных катализаторов, включая то, что SpaceX 6 апреля проведёт встречу синдиката по запуску IPO, концепт космической фотовольтаики на короткий срок снова стал активным.

С начала этого года в A-shares уже несколько листинговых компаний были наказаны за участие в «раскачивании хайпа» на темы вроде «SpaceX, коммерческий космос» и т.п. Такие компании, как Shuangliang Energy (судебная защита прав), Trina Solar и др., из-за публикации расплывчатой информации о сотрудничестве со SpaceX образовали «прикормочный» хайп и, соответственно, получили наказание от Комиссии по ценным бумагам провинции Цзянсу и предупреждение от Шанхайской фондовой биржи. Помимо этого, Guoke Military Industry, Hangxiao Steel Construction (защита прав), Vogue Opto-Electronics и Electric Science Digital (защита прав) и др. получили предупреждения от регуляторов за публикацию неточной, неполной информации, связанной с коммерческим космосом.

Корреспондент Securities Times выяснил: у большинства компаний, которые «цепляются за концепции», проявляются следующие характеристики — либо они преувеличивают связь своего сотрудничества с аэрокосмическими компаниями вроде SpaceX; либо расплывчато описывают планы по аэрокосмическим технологиям; либо используют «теговые» ярлыки хайпа, вводя рынок в заблуждение, будто они являются ключевыми участниками в сфере космической фотовольтаики.

Генеральный директор Jinzhen Shares Ци Хайшэнь в комментарии корреспонденту Securities Times заявил, что на фоне ажиотажа вокруг космической фотовольтаики часть компаний следует моде, устраивая хайповое раздувание; поэтому нужно рационально отделять базовый бизнес компании от степени её привязки к хайпу. Некоторые компании, хоть и имеют планы по выпуску соответствующих продуктов, отличаются по масштабам и доле в ключевом бизнесе; нельзя раздувать и подменять реальность словами из-за хайпа. Космическая фотовольтаика — это новая прикладная сценарная область, потенциал значительный, но высвобождение рыночного спроса должно идти постепенно, нельзя гнаться за взрывным ростом.

С точки зрения отрасли и промышленного производства в целом, и капитал, и инвестиции должны относиться к космической фотовольтаике рационально: нельзя форсировать события и ждать краткосрочного всплеска. Развитие должно идти постепенно и следовать закономерностям отрасли. Высвобождение рынка для космической фотовольтаики предъявляет гораздо более строгие требования, чем для гражданского рынка. Хотя космические ресурсы ограничены и компании остро нуждаются в «отвоевании мощностей», плохое качество технологии не даёт права на авантюры — нужно избежать потери ресурсов и хаоса в отрасли.

Директор южнокитайского центра солнечно-инженерных технологий (имя изменено на Лян Шуан) занимается исследованиями космической фотовольтаики более двадцати лет. В интервью корреспонденту Securities Times он сообщил, что в настоящий момент в сфере космической фотовольтаики информация «перемешана: точная, “полу-точная”, противоречащая здравому смыслу и основанная на слухах». Крупные наземные компании в фотовольтаике часто обмениваются мнениями и обсуждают, но выработать чёткий консенсус трудно. Идея Маска о космической фотовольтаике и «космических вычислениях», «хотя и богатая воображением, крайне далека от инженерной реальности» — эксперты в американской аэрокосмической отрасли уже публично поставили её под сомнение.

Регулирующие органы жёстко надзирают за действиями, связанными с раздуванием. Компании — ключевые игроки в листинговой фотовольтаике, которые контактируют с темой, в комментариях корреспонденту Securities Times отметили: сегодня в отрасли по таким словам, как «перовскит» и другим связанным с космической фотовольтаикой терминам, «табу — как будто их нельзя произносить».

Технические факты:

Наземная фотовольтаика не может напрямую «улететь в космос»

В роли «заправочных станций» для спутников космическая фотовольтаика в основном использует три технических маршрута: арсенид-галлиевые батареи, HJT-ячейки и перовскитные батареи. Арсенид-галлиевые батареи — основной, но дорогой вариант; HJT и перовскитные батареи из-за незрелости технологий пока реально не применяются.

Фотовольтаика на земле «соревнуется в удушающем снижении затрат», кто же получит билет на корабль в будущее — космическую фотовольтаику?

Большинство компаний либо остаются в лабораториях и пристально смотрят только на коэффициент фотоэлектрического преобразования; часть компаний отправляет фотовольтаические батареи в космос для проверки; некоторые выходят в эту сферу через слияния и поглощения.

Компания GCL System Integration заявила корреспонденту Securities Times, что в 2023 году она завершила глобальные первые испытания по размещению перовскитных модулей в составе полезной нагрузки в космосе. В 2026 году компания планирует совместно с Институтом №811 Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники провести тестирование образцов и валидацию в околокосмическом пространстве. Longi Green Energy HPBC батареи дважды устанавливала на китайские пилотируемые корабли «Шэньчжоу» для завершения измерений в космосе и представила гибкую многослойную батарею с эффективностью 33,4%. JinkoSolar, в свою очередь, заявила, что лабораторная эффективность перовскитных многослойных батарей достигает 34,76%, а также вместе с компанией JT Technology они построили AI-лабораторную производственную линию для ускорения разработки. Junda Shares заходит в область спутниковых батарей и разработки «полного комплекта» спутника через покупку и сотрудничество и т.п.

Консультант Китайской ассоциации фотогальванической промышленности (имя) Лю Цзинбяо сообщил корреспонденту: лабораторная заявляемая эффективность перовскитных фотоэлектрических преобразований часто является результатом на малой площади в идеальных условиях. Нужно ещё проверить, можно ли это повторить, можно ли пройти стадии пилотных испытаний и опытно-промышленной апробации, возможно ли затем индустриализировать — впереди ещё очень долгий путь.

Лян Шуан прямо отметил, что логика разработки и тестирования космической фотовольтаики сегодня срочно нуждается в пересборке. Наземная фотовольтаика больше ориентирована на стоимость и количество выработки электроэнергии. Сейчас фотовольтаичные компании сосредоточены на эффективности фотоэлектрического преобразования, но спутник не ремонтируется и не заменяется. Если батарея выходит из строя, спутник списывается. Надёжность — главный показатель; эффективность — лишь вторичный ориентир. Логика проектирования полностью другая.

Помимо ажиотажа: смогут ли пройти проверку маршруты HJT и перовскита?

По мнению Лян Шуана, принцип HJT осуществим, но космическая экономическая эффективность крайне низкая.

Этот эксперт по космической фотовольтаике прямо сказал: HJT не является абсолютно невозможной для использования в космосе, но нужно полностью переработать материалы электродов, технологические процессы и технологию упаковки под условия космического пространства. После такой переработки возникают проблемы: снижается эффективность и растут затраты. Наземные HJT-электроды не выдерживают экстремальные перепады температуры и облучение в космосе; продукты без модификаций быстро выходят из строя на орбите. После переработки хотя и можно обеспечить краткосрочное использование (например, 6 месяцев), но долгосрочная (5+ лет) надёжность и стабильность недостаточны. В итоге комплексная эффективность по соотношению «цена/результат» существенно хуже, чем у хорошо проверенного PERC — «старого» маршрута фотовольтаичных батарей. Отраслевые маршруты исследований в целом одинаковы: они вращаются вокруг адаптации к среде и оптимизации, при этом трудно добиться прорывного оригинального решения.

Лян Шуан сообщил, что некоторые компании вывели на орбиту наземные HJT-батареи напрямую: за несколько дней или несколько месяцев они выходят из строя, но соответствующие стороны не публиковали результаты отказов.

Однако Ци Хайшэнь сказал, что такой исход относится к вероятностным событиям. Космическая среда сложна, а эксплуатация спутника на орбите сама по себе предполагает множество возможных неисправностей; нельзя из-за проблем, возникших в отдельных тестах, отрицать потенциал адаптации HJT для космоса.

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

Лян Шуан сказал корреспонденту Securities Times: «С научной точки зрения перовскитные батареи лучше подходят для спутников по сравнению с кремнием, и спутники гораздо больше терпимы к стоимости батарей, чем наземные применения. Но текущий технический маршрут не работает. Ключевое преимущество — отклик при слабом освещении и обход деградации из-за воды и кислорода в вакуумной среде; теоретическая производительность лучше, чем у кремния. В долгосрочной перспективе есть шанс заменить арсенид-галлиевые батареи. Но фатальный недостаток тоже очевиден: наземный перовскит не проходит испытания на циклические перепады высоких и низких температур, сильный ультрафиолет и облучение в космосе. Органические компоненты легко разлагаются и улетучиваются (сублимируются). Хранение при высокой температуре в течение нескольких часов приводит к отказу».

Он отметил: по маршруту развития нужно отказаться от идеи «заменить наземный кристаллический кремний» и перейти к разработке технологий, предназначенных именно для космоса, решая задачи стабильности и устойчивости к радиации. Примерно за 5 лет возможно выйти на реализуемый маршрут.

PERC-батареи — это недооценённый отраслью основной технологический маршрут для космоса, который может получить «второе рождение».

Лян Шуан объяснил: как самый зрелый технологический маршрут фотовольтаики, PERC на рынке обычно воспринимают как отстающие производственные мощности. Но в космической сфере это — зрелое решение, многократно подтверждённое длительной валидацией. «До 2010 года большинство спутников в мире использовали монокристаллический кремний/PERC, а зрелость технологий и надёжность прошли проверку в орбитальной эксплуатации на протяжении десятилетий, так что срок службы в космосе легко покрывает требования 10—20 лет». Он предсказал, что и наземная фотовольтаика может постепенно вернуться к PERC из-за проблем деградации HJT-станций. Существующие TopCon-линии совместимы с выпуском PERC: отрасли не нужно полностью выводить из оборота мощности, достаточно перезапустить оптимизацию технологии.

Промышленная реальность:

«Проблема верификации» и «сложность экосистемы»

На фоне шумного поведения на рынке капитала космическая фотовольтаика сталкивается с серьёзным экзаменом — переходом от «концепции» к «инженерному воплощению». Хотя перспективы широкие, внутри отрасли существуют реальных трудности: нехватка системы верификации, смещение в несоответствующие технологические маршруты и стоимостной барьер.

В первую очередь — проблема верификации. Соответствующие лица из Maysen Co., Ltd. откровенно признались корреспонденту Securities Times: будь то HJT или перовскит, теоретически возможно, но в отрасли в целом не хватает эмпирических данных в орбитальной валидации.

Причина нехватки данных — в хаосе и слабых местах на этапе верификации. Некоторый аэрокосмический институт: сотрудник, занимающийся разработкой солнечных крыльев (имя изменено на Ли Жань), сообщил корреспонденту Securities Times: «Сейчас к нам поступает множество запросов от наземных фотовольтаичных компаний на верификацию в космосе. Но и то, и другое обычно “не в одном канале”. Например, многие компании сразу берут N-тип батареи для тестирования, не понимая, что P-тип больше подходит под среду космоса; а некоторые и вовсе не прошли базовое освоение того, какие верификации и улучшения нужно выполнить на наземной стадии».

Более того, часть так называемых «верификаций» носит формальный характер. Ли Жань рассказал, что некоторые фотовольтаичные компании доставляют батареи в космос, но не запускают генерацию электроэнергии. Лян Шуан отметил: направление образцов от фотовольтаичных компаний в институты вроде аэрокосмических — это только отправная точка верификации. Нужно пройти долгий процесс: наземные тесты, орбитальная интеграция и сбор телеметрических данных — и лишь короткий срок в 2—3 года или длительный 5—8 лет даст возможность для коммерческого использования. При этом нужно пройти системное обоснование на уровне спутниковой системы, и простая отправка на тест не гарантирует успешный проход.

Корень этой проблемы — перекос в восприятии «разницы между небом и землёй». Лян Шуан подчеркнул: наземные продукты фотовольтаики на 100% не могут напрямую использоваться в космосе — различия принципиальны. Первое — экстремальные перепады температур: космос требует выдерживать разницу ±80℃ до ±120℃. Для низкоорбитальных спутников дневной цикл достигает 15 раз, а на земле можно реализовать лишь +80℃ до -20℃, и суточный цикл меньше 1 раза. Второе — среда сильного радиационного воздействия: космический ультрафиолет и облучение высокоэнергетическими частицами разрушают материалы крайне агрессивно, на земле нет соответствующих условий моделирования. Третье — технологические барьеры: после вывода в космос из-за высоких показателей отказов слишком сложны наземные сварочные и упаковочные технологии — нужно применять спутниковые специализированные технологии.

Лю Цзинбяо заявил корреспонденту Securities Times: развитие космической фотовольтаики нельзя сводить только к самой технологии батарей; нужно рассматривать её в контексте всей производственно-товарной цепочки и коммерческой экосистемы. Настоящая осуществимость космической фотовольтаики возникает при том, что поднимается спрос на рынке — например, нужны тысячи и тысячи спутников, которые должны получать электроэнергию, и при этом у этих спутников есть чёткие коммерческие сервисные клиенты и бизнес-модели.

Очевидно, что узкое место в возможностях запуска и «неопределённость» космических вычислительных мощностей ограничивают масштабное распространение космической фотовольтаики. Лян Шуан сказал: при текущей мощности запусков замысел Маска о миллионе спутников потребует столетия. А космические устройства вроде GPU, памяти и т.п. очень дороги и легко выходят из строя на орбите — рыночное внедрение откладывается на неопределённый срок. При этом стоимость — ещё один главный «камень преткновения» для коммерциализации космической фотовольтаики. Лян Шуан привёл расчёт: даже если SpaceX снизит стоимость запуска до 2000 долларов за килограмм, чтобы вывести на орбиту систему уровня 1 ГВт (GW), всё равно нужно сотни миллиардов долларов.

К тому же под сомнение ставится совместимость по всей производственной цепочке. Со стороны upstream-материалов: недостаточно мощностей по сверхлёгким, радиационно-устойчивым, жаропрочным материалам, адаптированным под космос. Со стороны midstream-производства: дефицит мощностей по заказным (под спутник) солнечным компонентам космического уровня; большинство компаний всё ещё производит небольшими партиями в лабораторных масштабах. Со стороны downstream-эксплуатации и обслуживания: почти пусто — в области орбитальных роботов и средств космического ремонта. На это Лю Цзинбяо ответил: мощности по жаропрочным материалам космического уровня, заказным компонентам и т.п. будут обеспечиваться рынком, когда коммерческий спрос станет ясным и появится конкуренция, а не так, что сначала создадут всю цепочку, а потом будут ждать спроса.

На фоне горячего ажиотажа нужно вернуться к рациональности, перестроить приоритеты технологий и темпы развития отрасли.

Лян Шуан сказал: «Во-первых, нужно пересобрать технологические приоритеты: космическая фотовольтаика должна отказаться от “культа эффективности в лаборатории”, поставить в центр прагматизм — в приоритете должны быть надёжность, адаптация к среде и срок службы на орбите, а эффективность — только вспомогательный показатель. Во-вторых, маршруты следует разделить: HJT сосредоточится на наземных сценариях, PERC сохранить как основное решение для космоса, а перовскит перенести в направление разработки, предназначенное для космического применения. Каждый делает своё дело — чтобы избежать слепой конкуренции между сценариями. В-третьих, нужно замедлить темпы: фотовольтаичным компаниям следует рационально планировать, рассматривая космическую фотовольтаику как долгосрочный техзапас на 10+ лет, а не как точку роста краткосрочной прибыли».

В заключение он подчеркнул: «Во время ажиотажа вокруг космической фотовольтаики только возвращение к инженерной сути и закономерностям отрасли, отказ от финансовизированного хайпования и одностороннего влияния мнений — позволит этой технологии действительно стать практической, а не оставаться в области фантастики и историй про капитал».

(Источник: Securities Times)

Море информации и точные интерпретации — всё в приложении Sina Finance