Космічна фотовольтаіка: Мільярдний бум концепцій та правда індустрії

Молодший репортер Инь Цзиньфей

Тема космічної фотоелектрики є надзвичайно гарячою, що змушує наземні компанії з фотовольтаїки, які «застрягли в надлишку виробничих потужностей і збитках у фінансових результатах», змагатися за «вихід у небо», щоб розповідати історії. Репортер видання Securities Times після глибокого розслідування з’ясував: «Більшість випадків “космічної фотоелектрики” здебільшого лишаються на рівні PPT-презентацій та лабораторій; такі популярні маршрути, як HJT (сонячні елементи з гетеропереходом) та перовськіти, є “теоретично придатними, але в разі запуску в космос — все марно”; PERC (технологія пасивації емiтера та тильної сторони) експертами розглядається як недооцінене зріле рішення. Відсутність верифікації, а також те, що промислова екосистема ще не є зрілою, — можливо, ця гаряча хвиля “зоряного моря” просто є святом понять».

Нещодавно регуляторні органи завдали серію потужних ударів по публічних компаніях, які «чіплялися за гарячі теми». Експерти закликають: лише повернення до інженерної сутності та законів розвитку галузі дозволить цій технології справді вийти на рівень «безмежного всесвіту».

Концептуальне роздування: спричинило жорсткі удари регулятора

Технології, як-от багаторазові ракети-носії, які вже стали достатньо зрілими та підштовхнули глобальний запуск до епохи масштабування, плюс космічний задум Марcка про обчислювальну потужність у космосі, породжують уявлення про ринок космічної фотоелектрики на рівні трильйонів. Із входом у квітень, на тлі позитивних каталізаторів, зокрема оголошення SpaceX про проведення 6 квітня наради стартового синдикату IPO, концепція космічної фотоелектрики на коротких дистанціях знову активізувалася.

Цього року на A-акціях уже кілька публічних компаній були оштрафовані через «розкрутку тем SpaceX, комерційного космосу тощо». Такі фотовольтаїчні компанії, як Shuangliang Energy Saving (600481), Trina Solar та інші, через публікацію нечіткої інформації щодо співпраці з SpaceX сформували «розкрутку гарячої теми», за що відповідно отримали покарання від Jiangsu CSRC та попередження з боку Шанхайської біржі (SSE). Крім того, Guoke JunGong, Hangxiao Steel Structure (600477), Voge Electro-Optics (603773) та ECD Digital були отримали попередження регулятора через те, що публікували інформацію, пов’язану з комерційним космосом, неточно або неповно.

Репортер Securities Times з’ясував: більшість компаній, які «чіпляються за концепти», мають такі ознаки. Або вони перебільшують зв’язок із бізнесом аерокосмічних компаній, як-от SpaceX; або розпливчасто описують плани щодо космічних технологій; або використовують “гарячі” ярлики, вводячи ринок в оману, ніби вони є ключовими учасниками сфери космічної фотоелектрики.

Генеральний директор Jinzhen Co., Ltd. Ці Хайшень заявив репортеру Securities Times: «На тлі зростання популярності космічної фотоелектрики частина компаній йде в ногу та займається розкруткою, тож потрібно раціонально відрізняти основний бізнес компанії від рівня пов’язаності з гарячою темою; частина компаній має відповідні продукти, але їхні масштаби та частка у ключовому бізнесі різняться — не можна через “хайп” розповідати речі, які не відповідають дійсності. Космічна фотоелектрика — це новий сценарій застосування з великою потенційністю, але ринкове вивільнення має відбуватися поступово, не можна прагнути вибухового зростання».

З точки зору промисловості ринок і інвестиції також мають розглядати космічну фотоелектрику раціонально: не можна поспішати й очікувати короткострокового вибуху; розвиток має йти поступово та відповідати законам галузі. Ринкове вивільнення космічної фотоелектрики висуває ще суворіші вимоги, ніж для цивільного сектору. Хоча космічні ресурси обмежені, попит компаній на виробничі потужності є нагальним, але якщо технологія не проходить по якості, це не можна робити ризиковано, аби уникнути втрати ресурсів і хаосу в галузі.

Директор Центру інженерних технологічних досліджень Південно-Китайської сонячної компанії (000591) Лян Шуан (псевдонім) працює над дослідженнями космічної фотоелектрики понад 20 років. Він розповів репортеру Securities Times: «Зараз у сфері космічної фотоелектрики інформація “сплутана” — там переплетені точні відомості, напівточні дані, а також матеріали, що суперечать здоровому глузду, і просто чутки. Перші за позиціями наземні фотовольтаїчні компанії часто обмінюються думками та обговорюють, але чіткого консенсусу майже немає. Концепція космічної фотоелектрики й космічної обчислювальної потужності, яку запропонував Маск, “хоч і багата на уяву, але надто відрізняється від інженерної реальності”; експерти з американської космічної сфери вже публічно висловлювали до неї критичні зауваження».

Регуляторні органи здійснюють жорсткий нагляд за діями з розкручування. Пов’язані ключові фотовольтаїчні публічні компанії, за словами репортера Securities Times, нині в галузі ставляться до таких термінів щодо космічної фотоелектрики, як перовськіти, майже як до теми, яку не можна вимовляти вголос.

Технічна правда:

Наземна фотоелектрика не може напряму підніматися в космос

Як «заправні станції» для супутників, космічна фотоелектрика в основному має три технічні маршрути: арсеніди галію, батареї HJT та батареї з перовськіту. Арсеніді галію — провідний, але дорогий варіант; HJT і перовськітні елементи через недостатню технічну зрілість ще не були справді застосовані.

Коли фотовольтаїчні компанії на землі «змагаються, щоб знищити інших», хто ж отримає квиток до майбутнього космічної фотоелектрики?

Більшість фотовольтаїчних компаній або лишаються на рівні лабораторій, «мертво» дивлячись на показник ефективності перетворення світла на електрику; частина компаній відправляє фотовольтаїчні батареї в космос для перевірки; а деякі компанії входять у цей сегмент через злиття та поглинання.

GCL Technology у відповідь на запит репортера Securities Times повідомила, що компанія вже в 2023 році завершила глобально перше випробування зі встановленням у космос перовськітного модульного навантаження. Компанія планує у 2026 році разом із Інститутом 811 Державної корпорації Китайських аерокосмічних технологій (000901) провести тестування зразків і верифікацію поблизу навколоземного простору. Longi Green Energy HPBC двічі встановлювала батареї на борти шатлів (Tiangong/Шеньчжоу) для завершення космічних вимірювань, а також представила гнучкий багатошаровий елемент з ефективністю 33.4%. JinkoSolar заявляє, що лабораторна ефективність перовськітних багатошарових батарей досягає 34.76%, і компанія разом із JingTai Technology створила AI-лабораторну лінію для пришвидшення розробки. Junda Shares (002865) входить у сферу супутникових батарей і проєктування супутників «під ключ» шляхом придбань і співпраці тощо.

Експерт Китайської асоціації промисловості фотоелектрики (китаї: ???) (назва) Юй Цзіньбяо повідомив журналісту: «У лабораторіях заявлений коефіцієнт оптико-електронного перетворення перовськітних матеріалів часто є результатом на малих площах і в ідеальних умовах. Чи можна це відтворити, чи здатне це пройти перевірки на рівні малого експерименту, пілотного етапу, чи буде це індустріалізовано — попереду ще дуже довгий шлях».

Лян Шуан прямо зазначив, що логіка розробки й тестування космічної фотоелектрики терміново потребує корекції. «Наземна фотоелектрика більше зосереджується на вартості та обсязі генерації, і нині фотовольтаїчні компанії приділяють увагу ефективності оптичного перетворення. Але супутник не ремонтується і не замінюється. Коли виходить з ладу батарея — супутник стає списаним. Тож надійність — це перший показник, а ефективність є лише другорядним орієнтиром. Логіка проєктування повністю інша».

Окрім розкручування: чи зможуть пройти HJT і перовськітний маршрути?

На думку Лян Шуана, принцип HJT є здійсненним, але його економіка для космосу надто низька.

Цей експерт у сфері космічної фотоелектрики заявив: «HJT не є абсолютно непридатним для космосу, але потрібно комплексно перебудувати матеріали електродів, виробничі процеси й технологію пакування з урахуванням умов простору. Після такої модернізації виникають проблеми зі зниженням ефективності та зростанням витрат. Наземні електроди HJT не витримують екстремальних перепадів температур у космосі й впливу радіації; неконвертовані вироби швидко виходять з ладу на орбіті. Після модернізації, попри можливість задовольнити короткострокове використання (наприклад, 6 місяців), для тривалої роботи (понад 5 років) надійність і стабільність недостатні. У комплексній економічній доцільності HJT значно поступається “старому” магістральному маршруту PERC. Дослідницькі підходи в галузі дуже схожі — усі оптимізують під адаптацію до середовища, і практично немає кардинальних інноваційних проривів».

Лян Шуан також розповів: «Деякі компанії відправляють наземні батареї HJT безпосередньо в космос, і протягом кількох днів або місяців вони виходять з ладу, але відповідні сторони не публікують результати провалу».

Однак Ці Хайшень зазначив, що така ситуація належить до подій імовірнісного характеру. Космічне середовище складне, і сам факт орбітальної роботи супутника передбачає різні можливі збої. Тому не можна, побачивши проблеми у частині тестів, заперечувати потенціал адаптації HJT до космічних умов.

Що стосується батарей з перовськіту: їхній принцип підходить для космосу, але потрібне повне перезбирання маршруту.

Лян Шуан сказав репортеру Securities Times: «З наукової точки зору батареї з перовськіту краще підходять для застосування на супутниках, ніж монокристалічний кремній. А супутники значно більше толерують вартість батарей, ніж наземні застосування, але нинішні технічні маршрути не спрацьовують. Ключова перевага — відгук на слабке освітлення та обходження деградації водою й киснем у вакуумному середовищі; теоретичні характеристики кращі, ніж у кремнію, і в перспективі перовськіти можуть замінити арсеніді галію. Але фатальні недоліки теж очевидні: наземні перовськітні батареї не можуть пройти випробування на цикли високих/низьких температур у космосі, а також сильного ультрафіолетового випромінювання та радіації; органічні компоненти легко розкладаються та сублімують, і при високотемпературному зберіганні протягом кількох годин вони вже виходять з ладу».

Він зазначив, що щодо шляхів розвитку необхідно відмовитися від ідеї «замінити наземний кремній», а перейти до розробки технологій, спеціально призначених для космосу, та розв’язати проблеми стабільності й стійкості до радіації. Орієнтовно протягом 5 років можна буде вийти на здійсненний маршрут.

PERC-елементи — це ж недооцінений галуззю основний технологічний маршрут для космосу, який може отримати «друге народження».

Лян Шуан пояснив: як найбільш зрілий технічний маршрут у фотоелектриці, у ринку PERC загалом сприймають як застарілі виробничі потужності. Але у космічній сфері це — перевірене протягом тривалого часу зріле рішення. «До 2010 року всі глобальні супутники переважно використовували монокристалічний кремній/PERC. Технологічна зрілість і надійність були підтверджені десятками років перевірок на орбіті — космічний ресурс легко закриває потребу 10—20 років». Він прогнозує, що наземна фотовольтаїка також може поступово повернутися до PERC через проблеми деградації станцій на базі HJT. З наявними виробничими лініями TopCon PERC можна виготовляти сумісно; галузі не потрібно повністю виводити потужності, достатньо перезапустити оптимізацію технології.

Промислова реальність:

«Проблема верифікації» та «складність екосистеми»

Під гуркіт капітальних ринків космічна фотоелектрика стоїть перед суворим іспитом: перейти від «концепції» до «інженерії». Хоча перспективи великі, усередині галузі існують реальні труднощі: бракує системи верифікації, маршрути технологій роз’їхалися та є «технологічна прірва» за витратами.

Першою проблемою є «криза верифікації». Представник компанії Maviyer Shares (300751) для репортера Securities Times визнав: «Незалежно від того, чи йдеться про HJT, чи перовськіт, теоретично це можливо, але в галузі загалом бракує емпіричних даних з орбітальних підтверджень».

Відсутність таких даних спричинена хаосом і короткими дошками в самих верифікаційних етапах. Один із працівників, що займається розробкою сонячних батарей крила для космічних апаратів (псевдонім) Лі Ран, пояснив репортеру Securities Times: «Зараз ми отримуємо багато запитів від наземних фотовольтаїчних компаній щодо верифікації “в небі”, але ми й вони часто “не працюємо на одному каналі”. Наприклад, багато компаній безпосередньо беруть N-типові батареї для тестів, не розуміючи, що саме P-типові краще адаптовані до космічного середовища; а ще є випадки, коли те, що потрібно перевіряти й покращувати на наземному етапі, “ще не пройдено”».

Більше того, частина так званих «верифікацій» зводиться лише до форми. Лі Ран розповів: «Деякі фотовольтаїчні компанії справді відправляють батареї в космос, але не проводять генерацію електроенергії». Лян Шуан додав: «Надсилання зразків у центри на кшталт інститутів для космічних апаратів — це лише старт для верифікації. Потрібно пройти довгий ланцюг: наземні тести, монтаж на орбіті/в космічному апараті, збір телеметричних даних тощо. Короткий горизонт — 2—3 роки, довгий — 5—8 років, щоб перейти до комерційного застосування. І це також має підтверджуватися системною верифікацією на рівні супутника; просто надіслати — недостатньо».

Корінь цієї проблеми — помилкове сприйняття відмінності між «землею і небом». Лян Шуан підкреслив: «100% наземні фотовольтаїчні продукти не можуть напряму використовуватися в космосі. Є принципові відмінності. Перше — екстремальні перепади температур: космосу доводиться витримувати різницю від ±80℃ до ±120℃; у низькій навколоземній орбіті добовий цикл перепаду температур сягає 15 разів, тоді як на землі можна відтворити лише +80℃ до -20℃, і щоденний цикл — менше 1 разу. Друге — сильне радіаційне середовище: космічний ультрафіолет і радіаційне опромінення високоенергетичними частинками дуже руйнівно впливають на матеріали, а на землі немає відповідних умов симуляції. Третє — технологічні бар’єри: частота відмов після того, як наземні технології пайки та пакування «попадають у космос», надзвичайно висока — потрібні супутникові технологічні процеси».

Лю Цзіньбяо сказав репортеру Securities Times: «Розвиток космічної фотоелектрики не можна зводити лише до фокусування на самій технології батарей; треба розглядати її в контексті всього ланцюга постачання та комерційної екосистеми. Справжня здійсненність космічної фотоелектрики з’являється лише тоді, коли піднімається попит у цілому ринку — наприклад, якщо потрібні тисячі супутників, щоб їх забезпечити електроенергією, і ці супутники мають чітких комерційних замовників та бізнес-моделі».

Очевидно, обмеження потужності з запуску та «невизначеність» щодо космічної обчислювальної потужності стримують масштабне поширення космічної фотоелектрики. Лян Шуан сказав: «За наявною потужністю запусків, задум Марcка про мільйон супутників мав би бути реалізований протягом ста років. А космічні GPU, пам’ять тощо коштують надзвичайно дорого і легко виходять з ладу на орбіті, тому ринкове впровадження на практиці є дуже далекою перспективою». Крім того, вартість — ще один «поріг» для комерціалізації космічної фотоелектрики. Лян Шуан зробив розрахунок: «Навіть якщо SpaceX знизить вартість запуску до 2000 доларів за кілограм, щоб вивести на орбіту систему рівня 1 GW, все одно потрібно кілька сотень мільярдів доларів».

Також під сумнів ставиться сумісність ланцюга постачання. З боку вхідних матеріалів: бракує потужностей для надлегких, радіаційностійких і високотемпературних матеріалів, що підходять для космосу. З боку середньої ланки виробництва: дефіцит індивідуально налаштованих потужностей для аерокосмічних фотоелектричних модулів — більшість компаній все ще працюють на рівні лабораторного дрібносерійного виробництва. З боку нижньої ланки сервісу та підтримки: в орбіті роботи-роботи (300024), а також обладнання для космічного ремонту майже відсутні. На це Лю Цзіньбяо відповів: «Аерокосмічні високотемпературні матеріали та потужності для кастомізованих модулів забезпечуватимуться конкуренцією на ринку після того, як комерційний попит стане чітким; не потрібно спочатку створювати ланцюг постачання, а потім чекати на попит».

Під час хвилі ейфорії треба повернутися до раціональності, перебудувати пріоритети технологій і темпи галузі.

Лян Шуан заявив: «Перше: пріоритети технологій треба перебудувати. Космічна фотоелектрика має відмовитися від “культу ефективності в лабораторії” і перейти до прагматизму як основи: першочергово потрібно вирішити питання надійності, адаптації до середовища та ресурсу на орбіті; ефективність — лише допоміжний показник. Друге: маршрути мають бути розділені. HJT має фокусуватися на наземних сценаріях; PERC має залишатися домінуючим в космосі; перовськіт переходить у сферу спеціалізованих розробок для космосу — усі три працюють кожне у своєму полі, щоб уникнути сліпих міжсценарних змагань. Третє: темп промисловості слід уповільнити. Фотовольтаїчні компанії повинні розумно планувати: космічну фотоелектрику слід розглядати як довгостроковий технологічний резерв понад 10 років, а не як точку зростання короткострокових фінансових результатів».

Наприкінці він підкреслив: «Під час хвилі інтересу до космічної фотоелектрики лише повернення до інженерної сутності та законів розвитку галузі, відмова від фінансовізації розкручування та однобічного спрямування публічної думки дозволять цій технології справді перейти до практичного використання, а не залишатися лише в площині фантастики та історій про капітал».

(Редактор: Чжан Ян HN080)

     【Дисклеймер】Ця стаття відображає лише особисті погляди автора та не має відношення до Hexun. Сайт Hexun зберігає нейтралітет щодо викладених у тексті тверджень і оцінок та не надає будь-яких прямих або непрямих гарантій щодо точності, надійності чи повноти змісту, що міститься в матеріалах. Будь ласка, читачі розглядають інформацію лише як довідку та несуть повну відповідальність самостійно. news_center@staff.hexun.com