Дослідження віртуальної та реальної космічної фотогальваніки: ідеї у вирі трильйонної хвилі та правда індустрії

Усинський репортер Їнь Цзінфей

Космічна сонячна енергетика — надзвичайно гаряча ніша, що змушує наземні сонячні компанії, які «застрягли» в надлишку виробничих потужностей і збитках за результатами діяльності, наперебій «виходити в небо», щоб розповідати історії. Репортер «Сецюань шибао» провів глибоке розслідування і з’ясував: «космічна сонячна енергетика» здебільшого лишається на рівні презентацій (PPT) та лабораторних експериментів; HJT (гетероперехідні сонячні елементи), перовскітові тощо популярні маршрути — «принцип працює, але як тільки піднімаєш у космос, усе йде прахом»; експерти вважають PERC (технологія пасивованого емітера та елементів на зворотному боці) недооцінюваним зрілим рішенням. Бракує верифікації, а промислова екосистема ще зовсім не сформована — ця гаряча кампанія «зоряного моря», можливо, є лише святом концепцій.

Нещодавно регуляторні органи завдали серії ударів по компаніях, які «чіпляються» за гарячі теми шляхом розкрутки вийшли на біржу. Галузеві експерти закликають: повернутися до інженерної сутності та закономірностей розвитку галузі, щоб ця технологія справді вийшла на простори «безмежного всесвіту».

**　　Концептуальна спекуляція: кличе на себе серйозні удари регуляторів**

Технології на кшталт багаторазових ракет-носіїв, що вже доведені до зрілості, штовхають глобальні запуски у еру масштабування, а також задум Маска щодо «космічних обчислювальних потужностей» додає уявлення про космічну сонячну енергетику як про ринок на трильйони. З приходом квітня, на тлі позитивних каталізаторів, зокрема того, що SpaceX 6 квітня скличе нараду зі старту IPO синдикату, концепт «космічної сонячної енергетики» на короткій дистанції знову активізувався.

З початку року на A-Share вже кілька компаній були покарані за спекуляції, пов’язані з «SpaceX, комерційною космонавтикою тощо». Компанії в сфері фотоелектрики, такі як Shuangliang Energy Saving та Trina Solar, були покарані за публікацію нечіткої інформації щодо співпраці з SpaceX, утворивши картину «підхоплення гарячої теми». Jiangsu Securities Regulatory Bureau виніс покарання, а Shanghai Stock Exchange — попередження про нагляд. Крім того, Guoke JunGong, Hangxiao Steel Structure, Volegon Optoelectronics та E&C Digital тощо отримали попередження про нагляд, оскільки вони публікували неточну/неповну інформацію, пов’язану з комерційною космонавтикою.

Репортер «Сецюань шибао» виявив, що більшість публічних компаній, які «крутять» концепти, мають такі риси: або перебільшують зв’язок їхньої співпраці зі сферою бізнесу SpaceX та подібних аерокосмічних компаній; або розмивають контури плану щодо космічної технологічної лінії; або використовують «хештегові» ярлики, вводячи ринок в оману щодо того, що вони є ключовими учасниками в галузі космічної сонячної енергетики.

Генеральний директор Jinzhen Shares, Ці Хайшень, у коментарі репортеру «Сецюань шибао» сказав, що в умовах перегріву теми космічної сонячної енергетики частина компаній підхоплює спекулятивні дії «на хвилі», тому потрібне раціональне розмежування: де основний бізнес компанії і наскільки тісно вона пов’язана з гарячою темою. Частина компаній, попри наявність релевантних продуктових рішень, має різні масштаби та частку основного бізнесу, тож не можна розповідати неправду або перебільшувати словами лише через «хайп». Космічна сонячна енергетика — це нові сценарії застосування з великим потенціалом, але ринковий попит має розкриватися поступово; не можна гнатися за вибуховим зростанням.

З позиції промисловості: і бізнес, і інвестиції мають розглядати космічну сонячну енергетику раціонально; не можна прагнути «зробити все одразу» і чекати миттєвого вибуху — розвиток має бути поступовим і відповідати закономірностям галузі. Розгортання ринку космічної сонячної енергетики вимагає набагато жорсткіших умов, ніж для цивільного використання. Хоча ресурси космосу обмежені, попит компаній на захоплення виробничих потужностей є нагальним, але якщо технології «не встигають», просуватися вперед не можна — аби уникнути марнотратства ресурсів та хаосу в галузі.

Керівник Південнокитайського центру досліджень технологій сонячної енергетики (прізвище приховане: Лян Шуань, псевдонім) працює над дослідженнями космічної сонячної енергетики понад 20 років. У розмові з репортером «Сецюань шибао» він сказав: нині в цій сфері інформація «перемішана»: є точні, частково точні дані, а також матеріали, що суперечать здоровому глузду та ґрунтуються на чутках. Голова наземних сонячних компаній часто обговорює й досліджує питання, однак чіткої спільної думки досягти важко. Уявлення Маска про космічну сонячну енергетику та «космічні обчислювальні потужності» — «хоча уяву будить, але від інженерних реалій вона надто далека». Експерти з американської космічної галузі вже публічно висловили сумніви.

Регулятори суворо контролюють дії зі спекуляцією, а пов’язані ключові біржові фотоелектричні компанії в коментарях репортеру «Сецюань шибао» зазначили: сьогодні в галузі до таких термінів, як перовскіт тощо, ставляться «як до табу» — про них говорять неохоче.

**　Технічна правда:**наземна сонячна енергетика не може напряму летіти в космос

Як «заправна станція» для супутників, космічна сонячна енергетика має три основні технологічні шляхи: батареї на арсеніді галію, батареї HJT та перовскітові батареї. Арсенід-галієві батареї є основним, але дорогим варіантом; HJT і перовскітові батареї через незрілість технологій ще не застосовуються по-справжньому.

Поки сонячні компанії «змагаються на виснаження» на землі, хто отримає квиток у майбутнє — до космічної сонячної енергетики?

Більшість сонячних компаній або лишаються на рівні лабораторій, «мертво» зосереджуючись на ефективності фотоелектричного перетворення; частина компаній відправляє сонячні батареї в космос на випробування; дехто ж входить у цю нішу через злиття та поглинання.

Компанія GxS Technology повідомила репортеру «Сецюань шибао», що у 2023 році вона завершила перше у світі випробування просторового монтажу перовскітних модулів. У планах на 2026 рік — провести тестування з відправкою зразків і перевіркою «неподалік від космосу» разом із Інститутом 811 Китайської академії космічних технологій. Компанія LONGi Green Energy поставила двічі батареї HPBC на «Шеньчжоу» та завершила космічні натурні вимірювання, а також представила гнучкий багатошаровий елемент із ефективністю 33,4%. Компанія JinkoSolar, зі свого боку, заявляє: лабораторна ефективність перовскітових багатошарових батарей досягає 34,76%, а також вона разом із компанією JingTai Technology створює AI-лабораторну лінію для прискорення R&D. Junda Shares заходить у сферу супутникових батарей та розробки «супутник-під ключ» через придбання та співпрацю тощо.

Експерт Китайської асоціації фотогальванічної промисловості (консалтинг) Лю Цзиньбяо повідомив журналістові, що ефективність фотоелектричного перетворення перовскітних елементів, заявлена в лабораторії, часто є результатом для малої площі в ідеальних умовах. Чи можна це повторити, чи можна пройти від малих випробувань до середніх, чи можлива індустріалізація — попереду ще дуже довгий шлях.

Лян Шуань прямо зазначив: логіку розробки та тестування космічної сонячної енергетики потрібно терміново перебудувати. Наземна фотоелектрика більше зосереджується на вартості та обсязі генерації. Нині сонячні компанії приділяють увагу ефективності фотоелектричного перетворення, але супутники ремонту не підлягають і батареї замінити не можна: якщо батарея виходить з ладу, супутник стає непридатним. Тож надійність — це перший показник, а ефективність — лише другорядний орієнтир; логіка проєктування повністю інша.

Чи вдасться прокласти шлях поза спекуляцією: HJT та перовскітові лінії?

На думку Лян Шуаня, принцип HJT є працездатним, але «космічна» економічна ефективність надзвичайно низька.

Цей експерт із космічної сонячної енергетики зазначив: HJT не є абсолютно неможливим для використання в космосі, але потрібно повністю переробити матеріали електродів, виробничі процеси та технології пакування під умови космічного середовища. Після такої переробки виникає проблема падіння ефективності та зростання витрат. Наземні електроди HJT не витримують екстремальні температурні коливання та вплив радіації у космосі; без модернізації продукти швидко виходять з ладу на орбіті. Після модернізації вони можуть відповідати вимогам для короткострокового використання (наприклад, 6 місяців), але для довгострокової (5 років і більше) надійності та стабільності їх недостатньо — комплексна економічна ефективність значно гірша, ніж у «старих» шляхів фотоелектричних батарей PERC. Галузеві дослідницькі маршрути загалом подібні: усі зводяться до оптимізації під умови середовища, і важко говорити про принципове новаторство або прорив.

Лян Шуань повідомив, що деякі компанії відправляли наземні батареї HJT прямо в космос: протягом кількох днів або місяців вони виходили з ладу, але відповідні сторони не оприлюднювали результати провалу.

Водночас Ці Хайшень зазначив, що такі випадки належать до ймовірнісних подій. Космічне середовище складне; сам по собі запуск і робота супутника на орбіті передбачає різноманітні можливі збої. Тому не можна через те, що в частині тестів з’явилися проблеми, заперечувати потенціал адаптації HJT для космосу.

Перовскітові батареї: їхній принцип підходить до космічного застосування, але потрібна повна перебудова маршруту.

Лян Шуань сказав репортеру «Сецюань шибао»: «Перовскітові батареї з точки зору фундаментальної науки більш підходять для використання на супутниках, ніж монокристалічний кремній; при цьому супутники значно більше толерують вартість батарей, ніж земля. Але нинішні технологічні лінії не працюють. Ключова перевага — слабке реагування на низьку освітленість, а також уникнення деградації водою та киснем у вакуумному середовищі. Теоретично характеристики кращі, ніж у кремнію; у довгостроковій перспективі є шанс замінити арсеніді-галієві батареї. Але фатальні недоліки теж очевидні: наземні перовскітові батареї не проходять тестів на високі/низькі температури з чергуванням у космосі, а також сильне ультрафіолетове опромінення та радіаційні випробування. Органічні компоненти легко розкладаються й сублімують; зберігання при високих температурах упродовж кількох годин — і батарея вже виходить з ладу».

Він зазначив: щодо траєкторії розвитку потрібно відмовитися від підходу «замінити наземний монокристалічний кремній» і перейти до розробки спеціалізованих технологій для космосу, долаючи проблеми стабільності та стійкості до радіації. Орієнтовно за 5 років можна вийти на придатний до реалізації маршрут.

Тим часом батареї PERC — це недооцінений галуззю основний технологічний шлях для космосу, і, можливо, їх чекає «друге народження».

Лян Шуань пояснив: як найзріліший технологічний шлях фотоелектрики, на ринку PERC часто сприймають як застарілі виробничі потужності. Але в космічній сфері це — перевірене часом зріле рішення. «До 2010 року в усьому світі більшість супутників використовували монокристалічний кремній/PERC-батареї; технічна зрілість і надійність пройшли перевірку десятками років на орбіті, тож космічний ресурс легко перекриває вимоги 10—20 років». Він припускає: і для наземної фотоелектрики, через проблеми деградації станцій на HJT, з часом може відбутися поступове повернення до PERC. Наявні виробничі лінії TopCon можуть сумісно випускати PERC; галузі не потрібно повністю списувати потужності — достатньо перезапустити оптимізацію технології.

**　　Промислова реальність:****«проблема верифікації» та «труднощі екосистеми»**

На тлі метушні на ринку капіталів космічна сонячна енергетика проходить суворий іспит «від концепції до інженерії». Хоча перспективи широкі, всередині галузі існують реальні труднощі: відсутність системи верифікації, розбіжність технологічних маршрутів, а також такі «технологічні бар’єри вартості», що впираються в економіку.

Найперше — «проблема верифікації». Співробітники संबंधित Machwei Shares прямо сказали репортеру «Сецюань шибао»: незалежно від того, чи йдеться про HJT чи перовскіт, теоретично це можливо, але у галузі загалом бракує фактичних даних підтвердження в умовах орбіти.

Брак таких даних спричинений багатьма безладдями та слабкими місцями в процесі верифікації. Лише один приклад: дослідник із одного з інститутів, що займається розробкою сонячних батарей для космічних апаратів, Лі Ран (псевдонім) повідомив репортеру «Сецюань шибао»: зараз до них надходить багато запитів від наземних сонячних компаній на верифікацію «у космосі», але між сторонами часто «немає роботи в одному каналі». Наприклад, багато компаній одразу беруть N-типові батареї для тестування, не розуміючи, що саме P-типові батареї більше відповідають умовам у космосі; ще гірше те, що деякі не освоїли навіть базовий рівень перевірок і покращень, які мають виконуватися на етапі землі.

Більше того, частина так званих «верифікацій» — суто формальність. Лі Ран розкрив: деякі фотоелектричні компанії, навіть відправивши батареї в космос, не змогли виробляти електроенергію. Лян Шуань зазначив: відправка зразків у інститути на кшталт космічних — лише стартова точка верифікації; далі потрібна довга низка кроків: наземне тестування, інтеграція на орбіті, збір телеметричних даних тощо. Коротко — 2—3 роки, довго — 5—8 років, щоб досягти комерційного рівня. І це потребує пройти системне обґрунтування на рівні супутникової системи, а не можна просто надіслати зразки — і вже «пройти відбір».

Корінь цього тупика — відхилення в розумінні «різниці між землею та космосом». Лян Шуань підкреслив: наземний продукт фотоелектрики на 100% не можна напряму використовувати в космосі; між ними є принципові відмінності. Перше — екстремальні температурні перепади: космос вимагає переносити різницю від ±80℃ до ±120℃; для низькоорбітальних супутників добовий цикл може сягати 15 разів, тоді як на землі вдається лише +80℃ до -20℃, а добовий цикл — менше 1 разу. Друге — жорстке радіаційне середовище: ультрафіолет у космосі та опромінення частинками високої енергії руйнують матеріали дуже сильно, а на землі немає відповідних умов імітації. Третє — виробничі «стіни»: після того як наземне зварювання та технології пакування «йдуть на космічний рівень», відсоток невдач стає надто високим, тож потрібні технології, спеціально розроблені для супутників.

Лю Цзиньбяо в коментарі репортеру «Сецюань шибао» сказав, що розвиток космічної сонячної енергетики не можна зводити лише до фокусування на самій технології батарей. Її треба оцінювати в контексті цілого виробничого ланцюга та комерційної екосистеми. Умова, за якої космічна сонячна енергетика реально є здійсненною, полягає в тому, що попит у всьому ринку має піднятися: наприклад, мають бути тисячі супутників, яким потрібна електрика, і ці супутники мають чітких комерційних замовників та комерційні моделі.

Очевидно, вузькі місця в можливостях запуску та «невизначеність» космічних обчислювальних потужностей обмежують масштабоване поширення космічної сонячної енергетики. Лян Шуань сказав: за наявних можливостей запуску концепція Маска про мільйони супутників потребуватиме 100 років, щоб бути реалізованою; а такі пристрої, як космічні GPU, пам’ять тощо, мають дуже високу вартість і в орбіті швидко виходять з ладу — тож комерційно вийти на ринок найближчим часом навряд чи реально. Паралельно, вартість є ще одним «гальмом» для комерціалізації космічної сонячної енергетики. Лян Шуань порахував: навіть якщо SpaceX знизить вартість запуску до 2000 доларів США/кілограм, доставка в орбіту системи рівня 1 GW все одно коштуватиме кілька сотень мільярдів доларів США.

Сумісність у ланцюгу постачання також викликає сумніви на ринку. З боку матеріалів: бракує потужностей із надлегких, радіаційно-стійких, термостійких матеріалів, адаптованих під космос. З боку виробництва: бракує кастомізованих виробничих потужностей для аерокосмічних фотоелектричних модулів — більшість компаній усе ще виробляють малі партії на лабораторному рівні. З боку експлуатації та обслуговування: майже нульова наявність роботів для роботи на орбіті та космічних ремонтних обладнань. На це Лю Цзиньбяо відповів: ринки забезпечать постачання матеріалів для високотемпературних компонентів рівня космосу, а також потужності кастомізованих модулів — після того як комерційний попит стане чітким. Не потрібно спочатку «створити весь ланцюг постачання» і лише потім чекати попиту.

На хвилі тепла необхідно повернутися до раціональності, перебудувати технологічні пріоритети та темпи розвитку галузі.

Лян Шуань сказав: «По-перше, технологічні пріоритети слід перебудувати: космічна сонячна енергетика має відмовитися від «культу ефективності в лабораторії», перейти до прагматизму як ядра й першочергово вирішувати проблеми надійності, адаптації до середовища та терміну служби на орбіті, тоді як ефективність — лише допоміжний показник. По-друге, маршрути мають бути різними: HJT зосереджується на наземних сценаріях, PERC зберігає провідну роль у космосі, перовскіт переходить на спеціалізовані розробки для космосу; кожен займає свою нішу, щоб уникати сліпої конкуренції між різними сценаріями. По-третє, темпи розвитку мають сповільнитися: фотоелектричні компанії мають раціонально планувати, розглядаючи космічну сонячну енергетику як довгостроковий технологічний резерв щонайменше на 10 років, а не як точку зростання короткострокових фінансових результатів».

На завершення він підкреслив: «Під час гарячої хвилі космічної сонячної енергетики тільки повернення до інженерної сутності та закономірностей промисловості, відмова від фінансовізованих спекуляцій і однобічного інформаційного навіювання дозволять цій технології стати справді практичною, а не залишатися у площині фантастики та історій про капітал».

(Джерело: «Сецюань шибао»)