انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا (SBSP) که زمانی عمدتاً مفهومی برگرفته از دنیای علمی تخیلی بود، در روزهای اخیر به دلیل اعلام الون ماسک از Tesla/SolarCity و SpaceX در مجمع جهانی اقتصاد در داووس، توسط رهبران تجاری و موسسات مالی جهان مورد توجه قرار گرفته است. آقای ماسک اشاره کرد که برنامههای بلندپروازانهای برای شرکتهایش برای نصب 200 گیگاوات فتوولتائیک در طول 3 سال آینده دارد که بخشی از این ظرفیت به ماهوارههای هوش مصنوعی در مدار و همچنین شبکهای از مراکز داده واقع در زمین اختصاص داده میشود. این اعلامیه نقطه عطفی در تکامل جنبش انرژیبخش جهان است و یک جنون سفتهبازی مربوط به این بخشهای جدید را در میان سرمایهگذاران در هر قارهای که بازار سهام در آن فعالیت میکند، برانگیخته است. آقای ماسک با قرار دادن انرژی خورشیدی فضایی در کانون همگرایی تریلیون ها دلاری با رشد سفرهای فضایی تجاری، هوش مصنوعی و نسل بعدی فناوری فتوولتائیک، الگوی کاملاً جدیدی برای نحوه تفکر ما در مورد بهره برداری از انرژی خورشیدی - نه فقط در آینده، بلکه برای زمان حال ایجاد کرده است.
طرح کلی ویژنر و شرط آتشین سرمایه
دید ماسک از کاربردهای زمینی صرف فراتر می رود. او شبکهای از «ماهوارههای هوش مصنوعی خورشیدی» و مراکز داده مبتنی بر فضا-را در نظر میگیرد که از نور ثابت و بدون مانع در فضا استفاده میکند-که در آن شدت میتواند 5-10 برابر بیشتر از سطح زمین باشد- تا انرژی سیری ناپذیر عصر هوش مصنوعی را برطرف کند. این جاهطلبی مستقیماً با سرمایهگذاریهای موازی و عظیمی که در تحقیقات گداخت هستهای که توسط دیگر غولهای سیلیکون ولی حمایت میشود، مقابله میکند. برای سرمایه گذاران، گذار ماسک از تفکرات مفهومی به یک طرح استقرار چند-صد-گیگاواتی ملموس به عنوان محرک نهایی اعتبار سنجی عمل کرد. واکنش بازار سریع و حیرتانگیز بود: پس از اعلام این خبر، ETFهای کلیدی خورشیدی، مانند 159857 چین، 9.57 درصد افزایش یافتند که نشاندهنده یک رتبهبندی مجدد عظیم از چشمانداز رشد کل بخش است. تحلیلگران Guangfa Securities تخمین میزنند که این تقاضای مبتنی بر فضای جدید{17}میتواند تاسیسات فتوولتائیک جهانی را در سال 2026 به حدود 645 گیگاوات برساند که نشاندهنده شتاب قابل توجهی در رشد سالانه{18}سالانه است.
HJT: زمین-فناوری شکست برای مرز نهایی
با توجه به این واقعیت که سلول های خورشیدی مورد استفاده در فضا باید بسیار کارآمد و سبک وزن باشند تا بتوانند در برابر سختی های محیطی مقاومت کنند، فناوری سلول های خورشیدی توسعه یافته در اینجا روی زمین (فتوولتائیک) به بزرگترین میدان اثبات خود می رسد. از نظر تاریخی، ماهوارههای{1}}بالا از سلولهای خورشیدی سهگانه{2}}گالیوم آرسنید گران قیمت استفاده کردهاند. با این حال، امروزه کسب و کار ماهواره ای نوع جدیدی از سلول خورشیدی - سلول سیلیکونی نوع P-Heterojunction (HJT) - را هدف قرار داده است تا کاربردهای تجاری بیشتری را فعال کند.
با توجه به فناوری HJT، کارایی و ضرایب دمای پایین-به همراه توانایی دو وجهی فرصتی هیجان انگیز برای توسعه بیشتر سلول های HJT برای استفاده در یک محیط ماهواره ای فراهم کرده است. این منجر به توسعه طرحهای پیشرفته و فوق نازک سلولهای خورشیدی شد که عملکرد قابلتوجهی را از نظر توان ویژه (قدرت تولید شده در واحد جرم) و تحمل تشعشع بالا (توانایی مقاومت در برابر آسیب ناشی از تشعشع) به دست آوردند. برای ماهوارههای مدار پایین زمین (LEO)، فناوری سلولهای خورشیدی نوع P{4}HJT یکی از تجاریترین فناوریها در مقیاس بزرگ برای کاربردهای مشتری است. بنابراین، برخی از تولیدکنندگان بزرگ PV چین (به عنوان مثال، Trina Solar، JA Solar، و Jinko Solar) تلاشهای تحقیق و توسعه خود و همچنین خطوط تولید سلولهای خورشیدی HJT را به طور خاص برای کاربردهای فضایی گسترش دادهاند. علاوه بر این، تامین کنندگان تجهیزات تولیدی (Maxwell Technologies و Jingko Technology) سفارشات قابل توجهی را برای تجهیزات خود از مشتریان علاقه مند به سلول های خورشیدی HJT تجربه کرده اند.
موتور تقاضا: ماهواره و رونق اقتصاد فضایی
دوام انرژی خورشیدی فضایی به طور جدایی ناپذیری با رشد انفجاری بخش هوافضای تجاری مرتبط است. یک مسابقه جهانی برای ایمن کردن شکافها و طیف مداری محدود تحت قوانین "اولین-اول بیایید-اولین خدمت" اتحادیه بینالمللی مخابرات (ITU) یک جنجال پرتاب را به راه انداخته است. استارلینک اسپیسایکس همچنان به تسلط خود ادامه میدهد، در حالی که چین اخیراً درخواستهایی را برای صورتهای فلکی بیش از 200000 ماهواره ارائه کرده است و در حال پیشبرد ابرصورت فلکی خود GuoWang و «Qianfan» است.
هر یک از این ماهوارهها اساساً یک مرکز داده کوچک-در آسمان هستند. همانطور که آنها برای حمل بارهای محاسباتی پیشرفتهتر هوش مصنوعی برای «محاسبات{2} مبتنی بر فضا» تکامل مییابند، نیازهای انرژی آنها به شدت افزایش مییابد. این یک کشش مستقیم و عظیم برای پانل های خورشیدی پیشرفته ایجاد می کند. علاوه بر این، SpaceX ماسک اهداف جسورانه ای را برای وسیله نقلیه Starship خود تعیین کرده است که هدف آن قابلیت استفاده مجدد کامل و کاهش شدید هزینه های پرتاب است که در نهایت می تواند امکان پرتاب سالانه تا یک میلیون تن محموله را فراهم کند. چنین آینده ای مانع نهایی اقتصاد پرتاب را از بین می برد و مزارع خورشیدی فضایی و مراکز داده در مقیاس گیگاوات را به واقعیت ملموس تبدیل می کند.
جاده پیش رو: مسابقه چند{0}فناوری و رقابت جهانی
در حالی که HJT دارای مزیت فعلی برای مقیاسبندی نزدیک به-مدت است، رقابت فنآوری هنوز به پایان نرسیده است. "راه حل نهایی" طولانی مدت برای فتوولتائیک های فضایی به طور گسترده به عنوان پروسکایت-روی-سلول های پشت سر هم سیلیکونی یا پروسکایت خالص دیده می شود. پتانسیل آنها برای بازدهی بالاتر، انعطاف پذیری شدید و هزینه کمتر قانع کننده است. شرکتهایی مانند Singfilm Solar اولین دسته از ماژولهای پروسکایت بسیار نازک و انعطافپذیر خود را برای پرتاب برنامهریزیشده در سه ماهه چهارم سال 2026 به SpaceX تحویل دادهاند. سایر شرکتها، از جمله بندر شانگهای و جوندا سهام، نیز در مدار{9}تکنولوژیهای پروسکایت خود را تأیید میکنند.
این صنعت رو به رشد به یکی از اجزای اصلی رقابت اقتصادی بین کشورها تبدیل شده است و به راهی برای همه بازیگران برای کسب مزیت رقابتی از طریق فناوری و حمایت اقتصادی تبدیل شده است. ایالات متحده راه را از طریق صنعت خصوصی از طریق ماسک و شرکتش در ساخت و استقرار راه حل هایی که در خط مقدم این صنعت قرار دارند، رهبری کرده است. در همین حال، چین از موقعیت خود به عنوان بازیگر برتر در زنجیره تامین PV زمینی جهانی و پیشرفت های قابل توجهی در قابلیت هوافضا خود استفاده کرده است تا نقش خود را از تامین کننده اصلی قطعاتی مانند آرسنید گالیوم و بسترهای سیلیکون کربنیزه شده به جایگاهی تثبیت شده به عنوان یک رقیب یکپارچه قدرتمند از طریق مونتاژ کامل مجموعه خورشیدی ارتقا دهد.
حرکت سریع از جسورترین کارآفرین به روایت تجاری مسلط دهه با سرعتی-سریع اتفاق افتاد، دوباره به دلیل ترکیبی از سرمایه سوداگرانه، چشم انداز ماسک،-تکنولوژی پیشرفته HJT و پروسکایت، و رشد انفجاری در استقرار ماهوارهای که هیچ بازار عظیمی را ایجاد نکرده است. ترکیبی از این پویاییها زمینهای را برای تغییری بزرگ در نحوه تولید و مصرف انرژی بشر و پتانسیل آیندهای نزدیک که در آن شکاف بین شبکههای برق زمینی و آسمانی محو شده است، ایجاد کرده است.