Космічна фотовольтаіка: Мільярдний бум концепцій та правда індустрії

Юний репортер Інь Цзінфей

Космічний сегмент фотоелектрики надзвичайно гарячий, і це змушує «підприємства наземної сонячної енергетики, що опинилися в надлишку потужностей і зі збитками у звітності», щоразу більше «злітати», аби розповідати історії. Репортер The Securities Times провів глибоке розслідування і з’ясував: «космічна фотоелектрика» здебільшого лишається на рівні презентацій (PPT) та в лабораторіях; популярні маршрути на кшталт HJT (гетеропереходні сонячні елементи) і перовскітів «за принципом працюють, але після виходу в космос усе марнується»; PERC (технологія пасивації випромінюючого емітера та задньої поверхні) експерти вважають недооціненим зрілим рішенням. Немає верифікації, а промислова екосистема ще дуже не дозріла — ця гаряча розкрутка «зоряного океану», ймовірно, є лише святом концепцій.

Нещодавно регуляторні органи завдали серії потужних ударів компаніям, що чіпляються за гарячі теми в біржових історіях. Професійні експерти закликають: повернення до суті інженерії та дотримання законів розвитку галузі дозволить цій технології справді вийти на «простори Всесвіту».

Розкрутка концепції: тягне за собою жорсткі удари регуляторів

Технології на кшталт багаторазових ракет-носіїв, що стали зрілими, сприяли тому, що глобальні запуски перейшли в епоху масштабування. Додатково — задум Маска про космічні обчислювальні потужності (space computing) — це породило уявлення про ринок космічної фотоелектрики в розмірі трильйонів. Зі входом у квітень, на тлі позитивних каталізаторів, зокрема запуску SpaceX 6 квітня запланованого IPO синдикату (засідання з ініціювання), концепт космічної фотоелектрики на короткому горизонті знову пожвавився.

З початку цього року в A-акціях уже кілька біржових компаній були покарані за участь у «розкрутці концепцій на кшталт SpaceX, комерційних космічних запусків тощо». Так, компанії з сонячної галузі Shuangliang Energy Saving (600481), Trina Solar та інші були притягнуті до відповідальності через публікацію нечіткої інформації про співпрацю із SpaceX: це кваліфікували як «чіпляння за гарячі теми» та розкрутку; відповідно, їх покарала Комісія з цінних паперів провінції Цзянсу (Jiangsu CSRC) і винесла попередження про регуляторний нагляд Шанхайська біржа (SSE). Окрім того, Guoke Junong (國科軍工), Hangxiao Steel Structure (600477), Woge Optoelectronics (603773) та Eke Digital отримали попередження наглядових органів за те, що інформаційні повідомлення, пов’язані з комерційним космосом, були неточними або неповними.

Репортер The Securities Times виявив, що більшість компаній, які «чіпляються за концепції», мають такі риси: або перебільшують зв’язок між їхньою співпрацею зі SpaceX та іншими аерокосмічними компаніями; або розпливчасто описують розміщення технологій у космосі; або використовують «ярлики» з трендових тем, вводячи ринок в оману щодо того, що вони є ключовими учасниками сфери космічної фотоелектрики.

Генеральний директор Jincheng Shares Ці Хайшен (祁海珅) сказав репортеру The Securities Times, що через перегрів теми космічної фотоелектрики частина підприємств вдається до наслідувальної розкрутки, тож потрібно раціонально відрізняти основний бізнес компанії від ступеня її зв’язку з гарячою темою; деякі компанії хоча й мають відповідні продукти в продуктовій лінійці, але масштаб і частка основного бізнесу різняться, і не можна через «хайп» перебільшувати формулювання. Космічна фотоелектрика — це новий сценарій застосування з істотним потенціалом, але вивільнення ринку має йти поступово, без гонитви за вибуховим зростанням.

З позиції галузі: і бізнес, і інвестиції мають дивитися на космічну фотоелектрику раціонально; не можна поспішати, сподіваючись на короткостроковий «вибух», розвиток має бути поступовим і відповідати закономірностям галузі. Вивільнення ринку для космічної фотоелектрики висуває значно суворіші вимоги, ніж для цивільного застосування. Хоч космічні ресурси обмежені й попит компаній на потужності є нагальним, але якщо технології не проходять перевірку, не можна діяти навмання — це дозволить уникнути марнування ресурсів і хаосу в індустрії.

Директор Науково-дослідного центру інженерних технологій певної сонячної компанії Південної Китаю (000591) Лян Шуан (梁双, псевдонім), який займається дослідженнями космічної фотоелектрики понад 20 років, заявив репортеру The Securities Times, що нині в цій сфері інформація «переплетена: точна, напівточна, така, що суперечить здоровому глузду, і просто історії з чуток». Голова земних фотоелектричних компаній часто обговорюють одне з одним, але чіткого консенсусу не виходить. Ідея космічної фотоелектрики й космічних обчислювальних потужностей Маска, «хоч і багата на уяву, але дуже далека від реальності інженерії»; експерти в американській космічній сфері вже публічно висловили щодо цього зауваження.

Регуляторні органи здійснюють жорсткий нагляд за діями з розкруткою, а відповідні ключові компанії у сфері фотоелектрики повідомили репортеру The Securities Times, що в галузі щодо термінів на кшталт перовскітів, пов’язаних з космічною фотоелектрикою, сьогодні майже нічого не говорять відкрито.

Технічна правда:

Наземна фотоелектрика не може напряму «вийти в космос»

Як «заправна станція» для супутників, космічна фотоелектрика в основному має три технологічні маршрути: батареї на основі арсеніду галію, елементи HJT та перовскітові батареї. Арсенід-галієві батареї — основний, але дорогий варіант; HJT і перовскітові батареї через незрілість технології ще не були реально застосовані.

Поки фотоелектричні компанії на землі «змагаються до виснаження» у гонитві за продуктивністю, хто отримає майбутній квиток до космічної фотоелектрики?

Більшість фотоелектричних компаній або лишаються в лабораторіях і «впираються» в ефективність фотоелектричного перетворення; частина компаній відправляє фотоелектричні батареї в космос для перевірки; а деякі заходять у цей сегмент через злиття та поглинання.

Компанія GCL Technology заявила репортеру The Securities Times, що вона вже у 2023 році завершила глобальне перше випробування з розміщенням перовскітових модулів у космосі (просторовий ін-касовий тест). Компанія планує у 2026 році разом із Інститутом 811 Китайської корпорації аерокосмічних технологій (000901) провести тестові відправлення зразків та верифікацію поблизу космосу. Longi Green Energy представила батареї HPBC двічі — вони двічі розміщувалися на кораблях Shenzhou та завершили перевірку в космосі, а також компанія випустила гнучку багатошарову батарею з ефективністю 33,4%. JinkoSolar, зі свого боку, каже: лабораторна ефективність перовскітових багатошарових батарей досягає 34,76%, і компанія разом із JingTai Technology створює AI-лабораторну лінію, щоб прискорити розробку. Junda Shares (002865) заходить у сферу супутникових батарей і розробки повних комплектних систем через придбання та співпрацю тощо.

Консультативний експерт Китайської асоціації фотоелектричної промисловості Лю Цзінбяо (吕锦标) сказав журналісту: ефективність фотоелектричного перетворення перовскітів, яку заявляють у лабораторії, часто є результатом на малих площах у ідеальних умовах. Чи можна це повторити, чи пройде перевірку через маломасштабні та середньомасштабні випробування, чи здійснимо це в промисловому виробництві — попереду ще дуже довгий шлях.

Лян Шуан прямо зазначив, що логіку розробки та тестування космічної фотоелектрики потрібно терміново переглянути. Наземна фотоелектрика більше орієнтована на собівартість і обсяги генерації, а нині компанії фотоелектричного сектору приділяють увагу ефективності фотоелектричного перетворення. Але супутники не ремонтуються і не замінюються: вихід з ладу батареї означає списання супутника. Тож надійність — це перший показник, а ефективність має лише другорядне значення. Логіка проєктування повністю інша.

Окрім розкрутки: чи вдасться «пройти» маршрути HJT і перовскітів?

На думку Лян Шуана, принцип HJT є здійсненним, але «рентабельність у космосі» вкрай низька.

Цей експерт із космічної фотоелектрики заявив: HJT не є абсолютною забороною для космосу, але потрібно всебічно переобладнати електродні матеріали, технологію виготовлення та технологію пакування під умови простору. Після такого переобладнання з’являються проблеми — падіння ефективності та зростання витрат. Наземні електроди HJT не витримують екстремальні температурні коливання та опромінення у космосі; продукти без доопрацювання швидко виходять з ладу на орбіті. Після переобладнання можна досягти придатності для короткострокового використання (наприклад, 6 місяців), але для тривалої перспективи (5 років і більше) надійність і стабільність недостатні; сукупна «вартість-ефективність» значно гірша, ніж у старішого за часом основного для фотоелектрики маршруту PERC. У дослідницьких підходах усі йдуть дуже схожими маршрутами: оптимізація під адаптацію до середовища, і навряд чи буде революційного оригінального прориву.

Лян Шуан розкрив, що одна компанія вивела батареї HJT напряму «на небо», але вони виходили з ладу за кілька днів або місяців; при цьому сторони, що це зробили, не оприлюднили результати провалів.

Втім, Ці Хайшен зазначив, що така ситуація — імовірнісна подія. Космічне середовище складне, і сам факт роботи супутника на орбіті вже містить імовірність різноманітних збоїв. Тому не можна через проблеми, що з’явилися в окремих тестах, заперечувати потенціал адаптації HJT для космосу.

Перовскітові батареї: їхній принцип підходить для космосу, але потрібна повна перебудова маршруту.

Лян Шуан сказав репортеру The Securities Times: «З наукового погляду перовскітові батареї більше підходять для супутникових застосувань, ніж монокристалічний кремній, і супутники значно краще толерують собівартість батарей, ніж земля. Але їхній нинішній технологічний маршрут не працює. Ключова перевага — відгук на слабке освітлення, а також уникнення деградації водою та киснем у вакуумному середовищі. Теоретична ефективність краща, ніж у кремнію, і в довгій перспективі можлива заміна арсеніду галію. Однак смертельні слабкі місця теж очевидні: перовскіт на землі не витримує у космосі цикли високих і низьких температур, сильного ультрафіолетового випромінювання та опромінення — органічні компоненти легко розкладаються і сублімуть; зберігання при високій температурі протягом кількох годин означає вихід із ладу».

Він підкреслив: щодо напряму розвитку потрібно відмовитися від ідеї «замінити кремній на землі» і перейти до розробки технологій, призначених саме для космосу, вирішуючи проблеми стабільності та стійкості до радіації; приблизно за 5 років можна вийти на здійсненний маршрут.

PERC-батареї — це основний космічний технологічний маршрут, який у галузі недооцінюють; можлива «друга молодість».

Лян Шуан пояснив: як найзріліший маршрут фотоелектричної технології, PERC на ринку загалом сприймають як відсталий надлишок потужностей. Але в космосі це — перевірене часом зріле рішення. «До 2010 року всі глобальні супутники використовували переважно батареї на монокристалічному кремнії / PERC. Рівень технологічної зрілості й надійність були підтверджені десятиліттями тестування в орбіті; космічний ресурс спокійно задовольняє потреби на 10—20 років». Він прогнозує, що наземна фотоелектрика також може поступово повернутися до PERC через проблеми деградації станцій на HJT. Наявні виробничі лінії TopCon можуть бути сумісними з виробництвом PERC; галузі не потрібно повністю згортати потужності, достатньо перезапустити оптимізацію технології.

Промислова реальність:

«Проблема верифікації» та «складність екосистеми»

На тлі метушні на ринку капіталів космічна фотоелектрика проходить серйозний іспит від «концепції» до «інженерії». Хоч перспективи широкі, усередині галузі існують реальні труднощі: брак системи верифікації, розбіжність технологічних маршрутів і «технологічне плато витрат» тощо.

Першою йде «проблема верифікації». Представники MiVay Shares (300751) зізналися The Securities Times, що незалежно від того, HJT це чи перовскіт, теоретично це може бути здійснено, але в галузі загалом бракує емпіричних даних із орбітальної перевірки.

Дефіцит таких даних зумовлений хаосом і слабкими місцями на етапах верифікації. Один із розробників сонячних крил у певному космічному інституті (псевдонім: Лі Ран) сказав репортеру The Securities Times, що нині до них надходить багато запитів від наземних фотоелектричних компаній щодо виведення на орбіту для верифікації. Але між сторонами часто «немає спільної розмови на одній частоті». Наприклад, багато компаній напряму використовують тестування N-типових батарей і не розуміють, що P-типові батареї краще відповідають умовам у космосі; а ще гірше — щодо верифікації та поліпшень, які мали б бути виконані на наземній стадії, «ще навіть не почали».

Крім того, частина так званої «верифікації» є лише формальністю. Лі Ран розповів: деякі фотоелектричні компанії справді відправляють батареї у космос, але вони не виробляють електроенергію. Лян Шуан зазначив: відправлення зразків інститутам на кшталт аерокосмічних наукових центрів — це лише стартова точка верифікації. Далі потрібні тривалі процедури, як-от наземні тести, монтаж на орбіті, збір телеметричних даних тощо. Для комерційного впровадження короткостроково потрібно 2—3 роки, довгостроково — 5—8 років. І це має бути погоджено через системну інженерію рівня супутникової платформи — простого «відправлення на перевірку» недостатньо.

Коренем цієї проблеми є викривлене розуміння «різниці між небом і землею». Лян Шуан наголосив: продукт наземної фотоелектрики на 100% не може бути напряму використаний у космосі; між ними є принципова різниця. По-перше, екстремальні температурні перепади: у космосі потрібно витримувати ±80℃ до ±120℃; для супутників на низькій навколоземній орбіті денний цикл досягає 15 разів, а на землі можна реалізувати лише +80℃ до -20℃, і одноденний цикл менше 1 разу. По-друге, середовище з сильним радіаційним впливом: космічні ультрафіолетові промені та високоенергетичні частинки дуже руйнівно діють на матеріали, і на землі немає відповідних умов моделювання. По-третє, технологічні бар’єри: наземні зварювання та технології пакування після виходу в космос мають надто високу частку відмов — потрібні спеціальні технології для супутників.

Лю Цзінбяо сказав репортеру The Securities Times: розвиток космічної фотоелектрики не можна зводити лише до спостереження за технологією батареї як такої; її треба розглядати в контексті всієї ланцюжка постачання та комерційної екосистеми. Істинна передумова для реальної здійсненності космічної фотоелектрики — коли «ринковий попит підніметься»: наприклад, коли тисячі супутників потребуватимуть електроенергії, і в цих супутників буде чітка аудиторія комерційних послуг та бізнес-модель.

Очевидно, «вузьке місце» з потужністю запусків і «невизначеність» космічних обчислювальних потужностей стримують масштабне поширення космічної фотоелектрики. Лян Шуан сказав: за наявної потужності запусків задум Маска про мільйон супутників потребує виконання протягом століття. А вартість космічних GPU, пам’яті тощо дуже висока, і на орбіті вони швидко виходять з ладу, тому ринкове масштабне впровадження віддалене. Водночас витрати — це ще одна «перепона» для комерціалізації космічної фотоелектрики. Лян Шуан порахував: навіть якщо SpaceX знизить собівартість запуску до 2000 доларів США за кілограм, доставка в орбіту системи рівня 1 GW потребуватиме сотні мільярдів доларів.

Також виникає сумнів у сумісності по всьому ланцюжку. З боку матеріалів вгору по ланцюгу: потужності з виробництва надлегких, радіаційностійких і жаростійких матеріалів для космосу недостатні. З боку виробництва в середині ланцюга: виробництво супутникових фотоелектричних модулів під замовлення — дефіцитне; більшість компаній усе ще працюють у режимі лабораторних малих партій. З боку експлуатації вниз по ланцюгу: практично немає роботів для роботи на орбіті (300024), а також майже відсутні космічні ремонтні пристрої. На це Лю Цзінбяо відповів: такі речі як виробництво жаростійких матеріалів рівня космічних стандартів і потужності для кастомізованих модулів будуть формуватися завдяки ринковій конкуренції після того, як комерційний попит стане чітким, а не за принципом «спочатку створити ланцюжок і тоді чекати на попит».

На тлі хвилі ажіотажу потрібно повернутися до раціональності, перебудувати пріоритети технологій і темпи розвитку галузі.

Лян Шуан сказав: «По-перше, пріоритети технологій потрібно переформувати: космічна фотоелектрика має відмовитися від «культу ефективності в лабораторії». За основу слід взяти прагматизм: спершу вирішувати питання надійності, адаптації до середовища й ресурсу в орбіті, а ефективність — лише допоміжний показник. По-друге, маршрути мають бути розділені: HJT фокусується на наземних сценаріях, PERC зберігає статус основної технології для космосу, перовскіт переходить у спеціалізовані розробки під космос; кожен виконує свою роль і не допускає сліпої конкуренції між різними сценаріями. По-третє, темп розвитку галузі треба сповільнити: фотоелектричним компаніям слід діяти раціонально в плануванні, вважаючи космічну фотоелектрику довгостроковим технологічним резервом понад 10 років, а не точкою короткострокового зростання заради показників».

Наприкінці він підкреслив: «У хвилі популярності космічної фотоелектрики лише повернення до суті інженерії та законів розвитку галузі, відмова від фінансовізованої розкрутки та однобічного спрямування суспільної думки дозволить зробити цю технологію справді практичною, а не залишити її на рівні фантастики та історій про капітал».

(Редактор: Чжан Ян HN080)

     【Дисклеймер】Ця стаття відображає лише особисті погляди автора і не має стосунку до Hexun. Сайт Hexun зберігає нейтралітет щодо викладених у тексті тверджень, думок і суджень; не надає жодних явних чи неявних гарантій щодо точності, надійності або повноти змісту. Будь ласка, читачам слід використовувати лише як довідку та нести повну відповідальність самостійно. Електронна пошта: news_center@staff.hexun.com

Повідомити