日前，俄羅斯國家航天集團表示，計劃在未來十年內在月球上建設一座電站，為其月球探測計劃以及中俄聯(lián)合月球科研站提供能源支持。俄羅斯計劃最晚于2036年前建成一座月球發(fā)電站，該月球發(fā)電站將為俄羅斯月球計劃的用戶以及國際月球科學站的基礎設施長期提供電力。

與此同時，近日發(fā)布的中信建投研究電新團隊最新研報也對太空光伏商業(yè)化進行了深入研究。

該研報認為，太空光伏已從試驗階段邁入商業(yè)化加速期，相比地面光伏場景，既破解了間歇性瓶頸，又為太空算力、深空探測、偏遠地區(qū)供電及軍事應急等場景提供長效能源支撐。P型HJT電池在現(xiàn)有量產(chǎn)技術中抗輻射、輕量化優(yōu)勢最明顯，2026年后滲透率預計將有所提升，并以執(zhí)行低軌短期低成本低功率任務為主。鈣鈦礦及疊層電池有望憑借高比功率、抗輻射優(yōu)勢，在2028年后將逐步承擔低軌星座及深空探測任務。關注材料、設備等環(huán)節(jié)布局領先的企業(yè)。

2020年以來，全球航天呈現(xiàn)高度活躍的發(fā)展態(tài)勢，大國航天成為衡量國家整體實力的重要組成部分。2025年11月國家航天局印發(fā)《國家航天局推進商業(yè)航天高質量安全發(fā)展行動計劃(2025—2027年)》，提出到2027年基本實現(xiàn)商業(yè)航天高質量發(fā)展。因此，政策支持下，中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)與國家航天有望共同迎來蓬勃發(fā)展。

而隨著我國的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展期，太空電源將從中受益。商業(yè)航天技術目前聚焦可復用火箭、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等新興領域，太空光伏電源作為航天器“心臟”，應用目標已從“保障單個航天器在軌運行”，轉向“為航天器群能源共享、在軌數(shù)據(jù)中心供電等場景”。相較于地面，宇宙空間下太陽能具備無衰減、超穩(wěn)定、不間斷的優(yōu)勢，光伏供電系統(tǒng)可突破地面光伏間歇性瓶頸，發(fā)電小時數(shù)提升4-7倍、能量密度提升7-10倍。

分析認為，太空光伏后續(xù)應用場景包括：定向輸電精準覆蓋偏遠、極地、海洋等高供電成本區(qū)域；以獨立供電模式滿足軍事基地、應急救援等場景的高安全供電需求以及太空數(shù)據(jù)中心供電。

目前，中國已明確分三階段突破核心技術，計劃于2031-2035年在700-800km軌道規(guī)?；渴?/strong>GW級太空數(shù)據(jù)中心。美國方面，谷歌、Starcloud聯(lián)合英偉達推進測試衛(wèi)星發(fā)射與在軌基礎算力驗證，SpaceX則依托星艦可復用技術與星鏈組網(wǎng)優(yōu)勢，聚焦高效抗輻射、輕量化光伏組件研發(fā)及能源系統(tǒng)優(yōu)化。

據(jù)悉，太空光伏系統(tǒng)由于使用環(huán)境特殊，面臨極端溫差、復雜氣體環(huán)境和強輻射，對其中的發(fā)電主體有很高的要求。目前，太陽能電池陣（太陽翼）是最常用的電源類型，其發(fā)電主體經(jīng)歷了硅太陽電池——單結砷化鎵太陽電池——多結砷化鎵太陽電池——薄膜砷化鎵太陽電池的四次革新。

由于不同太空環(huán)境電子輻射劑量不同，因此不同太空任務場景也形成了差異化的技術選擇。在高價值通信衛(wèi)星及深空探測等核心領域，三結砷化鎵（GaInP/GaAs/Ge）電池憑借綜合優(yōu)勢占據(jù)絕對統(tǒng)治地位；而在低軌道、短壽命小型衛(wèi)星領域，硅基、鈣鈦礦及CIGS薄膜電池等新興技術正加速迭代并逐步實現(xiàn)應用落地。

然而，砷化鎵電池面臨成本過高與產(chǎn)能受限的問題。晶格的嚴格匹配要求及稀缺原料、MOCVD設備依賴導致成本高企，2025年單價約60-70美元/W，為太空用晶硅電池的3-4倍（太空用硅電池成本約20美元/W）。產(chǎn)能方面，2025年全球年產(chǎn)能已提升至100-150MW，國內企業(yè)新增產(chǎn)能釋放后，仍難以完全匹配低軌衛(wèi)星星座的大規(guī)模部署需求。

地面硅基光伏技術具有成熟的量產(chǎn)基礎。憑借持續(xù)的研發(fā)突破和商業(yè)航天趨勢下的成本優(yōu)勢，該技術正重新成為應對空間挑戰(zhàn)的優(yōu)質候選者。HJT（異質結）電池因具備天然優(yōu)勢，在太空應用中潛力突出：一方面擁有優(yōu)異抗輻射特性，空穴遷移穩(wěn)健且缺陷自修復能力強；另一方面適合薄片化生產(chǎn)（厚度80~110μm），相比傳統(tǒng)PERC與TOPCon技術，HJT電池比功率更高，更適配太空環(huán)境。疊加抗輻射玻璃蓋板后，在低軌通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等場景，可執(zhí)行成本敏感、功率需求中等（1-10kW級）的短期任務（如立方星、納米衛(wèi)星等）。

2024年8月，梅耶博格科技股份有限公司與Solestial宣布建立戰(zhàn)略合作伙伴關系，將Solestial開發(fā)的超薄、抗輻射柔性晶硅片與梅耶博格的異質結技術相結合，計劃生產(chǎn)用于太空旅行的下一代超薄硅太陽能電池。2025年10月，法國原子能委員會（CEA）與國家太陽能研究所（INES）聯(lián)合公布了自愈型超薄HJT電池的技術突破，涵蓋90μm和60μm兩種厚度規(guī)格。該電池的核心亮點是可利用太空光熱實現(xiàn)輻射損傷自修復。

隨著技術成熟與成本優(yōu)勢持續(xù)釋放，硅基光伏未來將逐步拓展至更多太空領域：2026-2027年進入技術迭代期，通過優(yōu)化抗輻射穩(wěn)定性與量產(chǎn)良率，滲透率有望提升至15%-20%，成為立方星、納米衛(wèi)星等低軌小型衛(wèi)星的標準化電源方案。

而鈣鈦礦作為第三代光伏核心材料，是地面光伏領域最具潛力的候選技術之一。在地面AM1.5G標準光譜下認證效率已突破27%，AM0太空光譜環(huán)境中單結電池理論效率上限達30.4%，通過組分精準調控與多結疊層結構創(chuàng)新，成為提升空間級性能的核心路徑。

鈣鈦礦光伏的抗輻射特性研究始于2015年，涵蓋質子、電子、伽馬射線等高能粒子輻射場景。當前，疊層結構面臨更嚴峻的輻射挑戰(zhàn)：復合結材料的輻照衰減易導致子電池電荷提取失衡，是制約其性能穩(wěn)定性的關鍵瓶頸。此外，極低溫相穩(wěn)定性與極端溫差下的結構耐受性，更是鈣鈦礦及鈣鈦礦疊層電池實現(xiàn)太空商業(yè)化應用的核心考量維度。

因此，未來，太空光伏技術迭代三梯隊趨勢清晰：砷化鎵多結電池短期仍是航天電源“黃金標準”；輕質HJT電池未來3-5年將滲透臨近空間等領域；隨著穩(wěn)定性問題的快速突破，鈣鈦礦及鈣鈦礦疊層電池在5-10年內或將成深空探測與低成本星座的更優(yōu)解。

P型晶硅電池處于技術驗證向場景滲透關鍵期：本征P型摻雜結構抗輻射性優(yōu)于N型（高能輻射缺陷俘獲空穴載流子概率低、載流子壽命長，晶格結構穩(wěn)定），適配臨近空間、低成本星座需求，且量產(chǎn)工藝成熟，契合規(guī)?；当驹V求。

制約核心為兩點：一是航天級產(chǎn)能未規(guī)?；?，定制化生產(chǎn)能力不足；二是10年以上在軌極端環(huán)境長壽命驗證尚在推進，短期難全面切入核心航天場景。

鈣鈦礦及疊層電池本征優(yōu)勢契合未來太空光伏需求：高比功率、柔性兼容、溶液法降本潛力大，適配萬顆級衛(wèi)星星座規(guī)?；渴?，且長期可靠性持續(xù)突破，已廣泛開展在軌驗證。核心制約：高溫強輻射環(huán)境下壽命衰減問題需技術突破與封裝優(yōu)化；地面應用未實現(xiàn)規(guī)模化放量，導致航天級定制化產(chǎn)能、供應鏈配套缺失，缺乏量產(chǎn)基礎支撐。

低軌衛(wèi)星與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座是當前太空光伏最核心的應用場景，以抗輻射、高轉換效率為核心優(yōu)勢的砷化鎵電池，目前為該場景下的主流能源部件。中國低軌衛(wèi)星星座建設正釋放巨大市場潛力，目前已規(guī)劃六座巨型星座項目，涵蓋“國網(wǎng)”“G60千帆星座”等通信骨干星座，以及“吉利未來出行星座”（車聯(lián)網(wǎng)定位）、“天啟”（物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)）、“鴻鵠-3”（寬帶通信）、“三體計算星座”（在軌算力）等商業(yè)細分領域星座，規(guī)劃總衛(wèi)星數(shù)量超5萬顆。

當前中國低軌衛(wèi)星光伏應用已完成首批星座部署，累計發(fā)射約380顆衛(wèi)星，光伏能源系統(tǒng)以砷化鎵電池為主導。后續(xù)新型光伏技術將加速迭代，推動新增裝機量提升與市場份額擴容，而多結砷化鎵電池成本下降空間收窄。鈣鈦礦疊層技術憑借工藝、成本及能量密度優(yōu)勢，降本彈性更突出。

作為已進入商業(yè)化落地階段的成熟賽道，該場景下光伏核心定位為“衛(wèi)星自用供電”，僅為衛(wèi)星自身飛行姿態(tài)調整、通信載荷運行等基礎功能提供能源供給，需求邊界相對清晰。結合新建星座規(guī)?；渴?、存量衛(wèi)星更新維護兩大核心場景，預計2030年國內低軌衛(wèi)星光伏市場空間有望超30億美元。

同時，太空數(shù)據(jù)中心是“算力上天”的核心載體，正加速從構想到落地實踐。國內層面，北京太空數(shù)據(jù)中心規(guī)劃于700-800公里晨昏軌道部署吉瓦級系統(tǒng)，分三階段推進：2025-2027年建成200kW/1000POPS算力星座，開展“天數(shù)天算”試點；2028-2030年推進二期，實現(xiàn)“地數(shù)天算”商業(yè)化；2031-2035年完成衛(wèi)星量產(chǎn)與在軌對接，建成大規(guī)模集群。

國際層面，馬斯克提出太空AI計算中心構想，計劃依托星艦火箭部署100-500GW級太陽能AI衛(wèi)星，遠期產(chǎn)能超全球當前發(fā)電總量。作為處于早期驗證階段的長期成長賽道，太空數(shù)據(jù)中心場景下光伏核心定位為“算力運營支撐供電”，除滿足衛(wèi)星基礎飛行消耗外，核心為在軌算力中心的高功率計算載荷提供能源支撐，多元用電場景顯著放大光伏需求邊界。進入100GW年部署周期后，預計鈣鈦礦及疊層電池供電占比將達50%，對應年市場規(guī)模超百億美元，占全球太空光伏總市場份額的35%以上。

來源：中信建投研究電新團隊