安博体育注册:电力设备与新能源行业太空光伏：地外可靠能源前景星辰大海

  太空已成为大国战略博弈的新战场，卫星部署规模呈爆发式增长，抢占轨道资源迫在眉睫。全球航天 发射活动进入“指数级”增长周期，美国凭借商业航天优势，在发射数量与在轨存量上占据绝对主导， 单年入轨载荷已突破2000颗量级；与此同时，中国正加速追赶，发射频次稳步提升。鉴于低轨频段与 轨道位置具有“不可再生”属性，进军太空不仅是物理空间的争夺，更是抢占未来空天信息主权与国 防安全的制高点。在这场“手慢无”的圈地运动中，加速构建自主可控的空间基础设施已成为国家战 略的必选项，2025年全球航天器发射超4300颗，同比增长超50%。

  运载成本呈指数级下降，商业航天迎来“摩尔定律”时刻。可重复使用火箭技术的成熟，推动航天器 入轨成本断崖式下跌，彻底打破了进入太空的经济壁垒，高频次、大规模的发射有望成为行业确定性 趋势，2025年全球航天器发射超300次，相比2021年已经翻倍；同时，太空经济场景增加重塑太空产 业边界，太空经济向算力与制造延伸，低轨资源开发正从通信星座向更多元化的高价值场景演进，利 用太空天然的低温散热优势，太空数据中心等新型基础设施正从概念走向现实，极大拓展了人类开发 太空的商业版图。

  太阳能是太空唯一高效、长期的能源供给方式，而太阳能电池是供电能力关键。电源分系统是航天器 的“心脏”，可为航天器中的用电设备提供电能，目前绝大部分航天器及临近空间飞行器的自主活动 都需要宇航电源系统的支持，例如卫星变轨、通讯等。一般都会采用太阳电池阵—蓄电池组联合电源模式， 由空间太阳电池阵（太阳翼）、空间锂离子电池组、电源控制设备等三类单机构成，太阳翼利用光伏 效应发电为用电设备提供电能，是卫星系统的动力来源。

  电源系统是卫星在轨行动的能量来源，其重量占比可达卫星总重量的30%，成本占比约22%，其中光 伏电池占比超50%，决定供电能力及功率。太阳翼是航天器的发电站，在能源系统中价值量占比高。 空间太阳电池阵（太阳翼）是由许多太阳电池组成的阵列，可以将空间轨道的太阳光能转化为电能， 以供航天器使用，是航天器电源分系统的主电源。在卫星电源系统中，太阳翼通常价值占比为60%- 80%，价值量远高于空间锂离子电池组、电源控制设备。

  卫星太阳翼成本中，电池片占比较高。以柔性砷化镓太阳翼为例，参考市场行情报价情况，我们测算维持 功率为1kw的卫星正常在轨运转所需太阳翼面积约为2.37㎡，所需BOM和制造成本总计约125万元， 对应单瓦卫星太阳翼成本1200+元。

  砷化镓电池是当前的主流空间电池，低成本新材料持续发展。与地面光伏电池追求规模制造和低成本 不同的是，空间太阳电池的核心价值在于极致的性能与可靠性，是卫星、空间站和深空探测器等各类 航天器的生命线。在宇航电源发展史上，作为主电源的太阳电池阵经历了硅太阳电池——单结砷化镓 太阳电池——多结砷化镓太阳电池——薄膜砷化镓太阳电池的四次革新。

  砷化镓电池高效率与可靠性适配于高端应用场景。1）砷化镓带 隙(1.42ev)位于理论最优范围，且多结电池由GaInP、GaAs、 Ge多层组成，分别吸收高、中、低能量光子，极大拓宽光谱利 用范围；2）强抗辐射性及优秀的高温稳定性，更使其完美契合 高端/长寿命任务的核心需求，性能优势足以抵消高昂成本。3） 对于大规模星座所追求的成本与规模，砷化镓的高成本和有限产 能则成为主要障碍，这为钙钛矿等低成本技术提供了竞争空间。

  钙钛矿技术实现极致降本与效率跃升的双重突破。1）不同于传统晶硅与砷化镓电池的制备路径，钙 钛矿采用150℃低温涂布印刷工艺，所有工艺流程都可以在同一个工厂完成，大幅度降低了对制造设备 的资本开支要求，并且原材料本身来源丰富、成本低，且材料配方可调、比例选择空间大，因此钙钛 矿技术路线具备数量级的降本潜力；2）钙钛矿具有极高的光吸收系数，仅仅 300-500nm的厚度就足 以吸收大部分可见光，减轻了发电材料的重量；3）从性能维度看，其转换效率在短短十余年间即从 2.62%飞跃至25%以上，且多结钙钛矿能够最终靠不同带隙的组合，覆盖更宽的太阳光谱范围，实现对 不同波长光子的分段吸收，逐步提升光谱利用率。

  钙钛矿电池在轻量化与高能质比、低成本、稳定性等方面具备优势，有望成为太空供电终极解决方案。 但当前仍面临难点，地面光伏用钙钛矿电池太空环境适应性差：空间环境相较地面恶劣，高低温冲击、 高能粒子辐照、紫外光、原子氧等对钙钛矿电池中材料选择、电池结构选择、封装材料选择等提出了 极高的要求。

  运力成本高低影响技术路线选择。SpaceX因发射成本低（约1,500美元/公斤），可选用低成本晶硅电 池，通过增大面积弥补效率；而中国因发射成本高，仍倾向高能质比但昂贵的砷化镓电池。

  晶硅电池光电转换效率的持续改善，与钙钛矿叠层技术实现颠覆性突破。以TOPCon、异质结及XBC 为代表的n型晶硅电池技术，正推动光伏电池转换效率向27%以上的理论高位稳步逼近，但单结材料 的物理瓶颈已日益显现。在此背景下，晶硅-钙钛矿叠层技术为突破肖克利-奎伊瑟极限提供了全新的 技术范式：通过构建钙钛矿顶电池与晶硅底电池的串联结构，该技术实现了对太阳光谱的精准分级利 用——顶层高效吸收高能短波辐射，底层兜底捕获低能长波光子。这种光谱互补机制大幅度的提高了全谱 段光子利用率，提升光电转换效率，有望成为太空光伏电池的过渡技术路线 低轨卫星锤炼技术，太空算力前景广阔

  轨道资源有限，面临占频保轨压力，中国星座建设有望进入快车道。太空近地轨道空间能够容纳的卫 星数量有限，国际上对近地轨道空间的使用权采用的是“先登先占”的规则，频段资源需要先行申报， 并且ITU要求申请了频率和轨位以后，7年内必须发射第一颗星、9年内必须发射总数达到10%、12年 内发射总数要达到50%、14年内整个星座一定得完成发射。星链凭借先发优势，已经占据了Ku、Ka、 E在内的无线电黄金频段，随着发射成本逐步降低，中国星座建设有望加速追赶。

  全球低轨卫星加速部署，卫星光伏弹性空间大。目前各国向国际电信联盟ITU提交的星座计划总规模 极为庞大，全球已申报低轨卫星总数超10w颗，其中美国约4.5w颗，SpaceX规划4.2万颗领跑；中国 约5.3w颗，规模靠前的有千帆、GW（国网）、鸿鹄三号、吉利未来出行等星座。当前近地轨道在轨 活跃卫星仅1.2-1.3w颗，根据高盛预测，未来五年全球或将有超过7万颗低轨卫星发射升空，数万颗 规模的星座申报及发射入轨将直接转化为对高性能光伏电池的刚性需求，未来空间可观。

  地面能源供给瓶颈与AI计算需求的日益凸显，构建太空算力基础设施已提上日程。太空算力在特定场 景下具备显著优势：可利用太空近乎无限的太阳能实现高效供电，借助深空超低温度的环境实现自然冷却 以降低能耗，同时实现遥感数据的“天感天算”，大幅度降低回传延迟。当前，全球主要经济体已竞相 启动实质性布局，国内之江实验室的“三体计算星座”与国星宇航的“星算计划”已率先完成首批算 力卫星发射；海外Starcloud与欧盟Google也分别提出了建设太空算力的宏伟蓝图，太空算力网络正 加速从概念构想迈向规模化部署的新阶段。

  太空算力是 AI 算力体系从地面向轨道空间延伸的全新范式。太空算力是在地球低轨或中轨卫星中部 署的具备推理与训练能力的模块化服务器节点，形成“轨道数据中心”，可执行大规模AI运算，协同 完成数据处理任务，超越传统卫星“感知+回传”的功能，具备自治智能、实时响应、分布式协作等 特性。太空数据中心建设有望打开太空光伏远期想象空间。