馬年春節(jié)剛過，受SpaceX計(jì)劃在美國打造100GW級光伏產(chǎn)能消息刺激，太空光伏板塊在2月27日，再次迎來集體漲停潮。

說起這波“馬斯克行情”，還要追溯到今年2月初。那時，一則真假難辨的消息，在資本市場悄然傳開：馬斯克團(tuán)隊(duì)低調(diào)走訪了中國多家光伏企業(yè)。聯(lián)想到此前宣稱建設(shè)太空算力中心的宏大計(jì)劃，A股聞風(fēng)而動。

接連掀起的漲停潮，引爆了太空光伏板塊。截至2月4日，年內(nèi)漲幅超過30%的竟然多達(dá)9家。而作為馬斯克“緋聞”的直接受益者，晶科能源更是兩天漲了近36%。一時間相關(guān)概念股，如放衛(wèi)星一般，雞犬升天。

可僅僅一天后，便是自由落體般的急墜。2月5日，多只概念股開盤跌停。急轉(zhuǎn)直下的行情，與前晚多家上市公司的集體切割不無關(guān)系。晶科能源、高測股份、雙良節(jié)能密集發(fā)布公告，核心內(nèi)容就幾個字：沒有合作、沒有協(xié)議、沒有訂單、沒有收入。

在轉(zhuǎn)瞬即逝的資本狂歡冷卻同時，公眾終于把事件的主角——太空光伏，從飄浮在距離地面數(shù)千公里的高空，拽回到務(wù)實(shí)的地面，開始冷靜地打量和測算。

光伏能源的“太空入場券”，是真的觸手可及，還是需要無盡的等待？

從“先鋒一號”到“實(shí)踐一號”

在衛(wèi)星主體的兩側(cè)，有副對稱展開的“大翅膀”，這就是負(fù)責(zé)搜集太陽能供電的太陽翼。在衛(wèi)星發(fā)射時，太陽翼會處在折疊狀態(tài)，待到了既定軌道后，則會展開并根據(jù)太陽調(diào)整方向，確保搜集光能并轉(zhuǎn)化使用。

雖然都是光能發(fā)電，但天上地下，卻有云泥之別。其中最核心的差別，既不在光電轉(zhuǎn)化能效，也不在度電成本，而在于“錙銖必較”的重量。

在地面光伏基站，一塊發(fā)電200瓦的常規(guī)晶硅組件，重量約在15到24公斤。以2022年8月我國發(fā)射的問天實(shí)驗(yàn)艙為例，其配備的太陽翼展開功率為18千瓦，若原封不動將晶硅組件搬上天，將達(dá)到上千公斤。對于國內(nèi)商業(yè)火箭每公斤數(shù)千美元的發(fā)射成本來說，顯然是無法負(fù)擔(dān)之重。

與展開面積可達(dá)上百平方米的現(xiàn)代太陽翼相比，人類最初送上天的太陽翼堪稱迷你，僅有火柴盒大小。

1958年3月17日，美國卡納維拉爾角，一枚三級火箭將一顆重1.5千克、直徑僅15.2厘米的小球送入軌道。這顆小衛(wèi)星名為“先鋒一號”，又被戲稱為“葡萄柚”。

其嬌小的身材，卻難掩其偉岸的歷史地位：它是世界上第一顆依靠太陽能供電的人造衛(wèi)星。雖然六個火柴盒大小的面板，功率僅為5毫瓦，只夠點(diǎn)亮一個微型燈泡，卻照亮了人類利用太空能源的新紀(jì)元。

此時的中國航天事業(yè)，仍在萌芽，它在等待眾多元勛科學(xué)家的到來。其中的一位，名叫王占國，那年他還是20歲的青年，剛剛進(jìn)入南開大學(xué)物理系。

1965年1月，新中國的人造衛(wèi)星工程，即“651”任務(wù)正式啟動。兩年后，29歲的王占國受工業(yè)和信息化部委托，應(yīng)召參與光伏電池的攻堅(jiān)。此時美蘇的太空競賽激戰(zhàn)正酣，太陽能發(fā)電作為核心軍工技術(shù)，嚴(yán)格保密。中國只能從零開始，自主研發(fā)。

太空環(huán)境與地面截然不同，存在大量的強(qiáng)電離輻射，容易造成光伏電池的衰減，影響在空運(yùn)行的有效時間。為了解決這個難題，王占國輾轉(zhuǎn)到上海中科院有機(jī)所，專注光伏電池的耐電子輻照研究。

在一次實(shí)驗(yàn)中，由于設(shè)備年久失修，阻擋電子束的繼電器失靈，致使王占國的右手被高能電子射線照射灼傷。實(shí)時數(shù)據(jù)稍縱即逝，他忍著劇痛，堅(jiān)持完成了實(shí)驗(yàn)。直到1978年，飽受痛苦的他才進(jìn)行了植皮手術(shù)，右手背上殘留的黑色褶皺，成了抹不去的歷史見證。

在反復(fù)驗(yàn)證后，王占國終于確定NP結(jié)構(gòu)的光伏電池，抗電子輻射的能力比PN電池大幾十倍，更適合在太空中長時間運(yùn)行。在1967年底召開的電池定型會上，高阻NP電池結(jié)構(gòu)正式被“651”任務(wù)采納，并于第二年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，通過驗(yàn)收。

可略有遺憾的是，在1970年我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”上，出于穩(wěn)妥考慮，使用的仍是化學(xué)電池。直到11個月后， “實(shí)踐一號”發(fā)射升空，我國終于等來了第一顆裝配光伏電池的人造衛(wèi)星。它在軌運(yùn)行8年，與此前設(shè)計(jì)的壽命相比，足足延長了7年。

而更具象征意味的是，盡管自1964年起，先鋒一號由于電池能量一再衰減，已經(jīng)停止向地面?zhèn)魉托盘枺?strong>時至今日，這枚“老古董”仍在太空運(yùn)行。

太空不能承受之重

如今，距離中國光伏“上天”，已經(jīng)過去半個多世紀(jì)。曾經(jīng)的科研青年王占國，憑借在包括砷化鎵光伏應(yīng)用領(lǐng)域的科研貢獻(xiàn)，已經(jīng)成為我國第二代半導(dǎo)體材料物理的領(lǐng)軍人物，并于1995年榮膺中國工程院院士。

| 王占國院士、

砷化鎵

隨著航天科技的迅猛發(fā)展，航天設(shè)備從無人到載人，從小型衛(wèi)星到大型空間站，從普通單功能到復(fù)雜多任務(wù)，能耗的需求也與日俱增。太空光伏作為能源的供給中樞，扮演的角色則越來越吃重。

太空光伏的光電轉(zhuǎn)化效率，已經(jīng)從10%左右提升到30%以上，其材料也發(fā)生了翻天覆地的變化。結(jié)構(gòu)剛性、依靠被動耐輻射的晶體硅，已經(jīng)被具備柔性特征、能主動抗輻射的砷化鎵替代，才有了如今大尺寸太陽翼的普遍形態(tài)。

分量吃重了，重量卻萬萬不能“吃重”。從長遠(yuǎn)考慮，太空算力中心，乃至月球人類居住區(qū)，太陽翼所需要的供電量是空間站的千萬倍。這意味著，只有用更少更經(jīng)濟(jì)的火箭發(fā)射成本，將更多更大的太陽翼運(yùn)向太空，才有可能把馬斯克的幻想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

若要減重瘦身，則必須了解太陽翼的構(gòu)造，從發(fā)電層、基板層、防護(hù)層、結(jié)構(gòu)件四個基本部件說起。

發(fā)電層就是電池片本身，是太陽翼的“心臟”。問天實(shí)驗(yàn)艙使用的柔性三結(jié)砷化鎵電池，是由十幾萬片柔性電池組成，展開薄如蟬翼，單板厚度不足1毫米，單位面積重量僅為傳統(tǒng)光伏電池的50%。

基板層則是承載電池片的“骨架”。新一代柔性太陽翼拋棄了又笨又重的剛性合金板基板，取而代之的是超薄型輕質(zhì)復(fù)合材料。再將電池片嵌入玻璃纖維網(wǎng)格中，僅這一項(xiàng)改進(jìn)，就比傳統(tǒng)的輕了三到四成。

防護(hù)層是太陽翼的“鎧甲”。為了抵御太空環(huán)境中高能粒子、原子氧、微隕石的沖擊，需要在最外層涂覆微米級的防護(hù)膠層。厚了增加重量，太薄又扛不住輻射，對精度和均勻度的要求極高。

結(jié)構(gòu)件包含連接電纜、展開機(jī)構(gòu)、對日定向裝置等，是太陽翼的血管和神經(jīng)網(wǎng)。以扁平電纜為例，它負(fù)責(zé)將電池面板搜集的電能匯集和輸送，需要連接和覆蓋數(shù)百平方米范圍，既要穩(wěn)定可靠，還得足夠輕薄。

所有這些加起來，構(gòu)成的電源系統(tǒng)占衛(wèi)星總重量的20%至30%，而彼此牽連的精密構(gòu)造，更是牽一發(fā)而動全身。為了實(shí)現(xiàn)飛天，系統(tǒng)必須持續(xù)瘦身，做到小型化、集成化、輕量化，這成為所有太空光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的共識。

系統(tǒng)上下的每一克都需精打細(xì)算，都需要時間來度量。問天實(shí)驗(yàn)艙的柔性太陽翼，從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到成功飛天，就足足走過了八年。

分母策略與分子路線

既然“重量”是核心矛盾，那么該如何解題呢？

拋開復(fù)雜的數(shù)理公式，如果想讓單位推力攜帶更多光伏上天，可以將其簡化為一道普通的數(shù)學(xué)題：分母是火箭的推力，分子是太陽翼的重量。要么在分母，即廉價的火箭推力上做文章，同等成本下就能獲得更大推力；要么在分子，即極致的材料上下苦功，同等推力下負(fù)載更多太陽翼。

手握SpaceX大推力火箭回收技術(shù)的馬斯克，選擇在分母上下重注。此前傳出的馬斯克團(tuán)隊(duì)訪華調(diào)研，被外界誤讀為“SpaceX要采購中國光伏組件”，但真相可能是另一個故事。有業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，受制于關(guān)稅及不確定的地緣風(fēng)險(xiǎn)，馬斯克團(tuán)隊(duì)不會直接購買中國的產(chǎn)品，而是想在中國光伏產(chǎn)業(yè)陷入低谷之際，抄底成熟的晶硅路線的設(shè)備、經(jīng)驗(yàn)和人才，為其太空計(jì)劃補(bǔ)上這塊拼圖。

他的算盤很清晰：根據(jù)2026年初公布的信息，星艦V3單次的發(fā)射成本為2000萬美元，折合每公斤入軌成本為67-100美元。隨著高頻率重復(fù)使用和規(guī)?；l(fā)射，馬斯克的目標(biāo)是每公斤發(fā)射成本降至10美元以下。

當(dāng)發(fā)射成本足夠便宜，光伏電池的重量便不再需要“斤斤計(jì)較”，完全可以使用價格更低廉、技術(shù)更成熟、光電轉(zhuǎn)化率同樣出色的晶硅路線。這也是馬斯克放棄目前全球主流方案砷化鎵的原因。

根據(jù)2024年1月NASA發(fā)布的《空間太陽能發(fā)電評估報(bào)告》，要實(shí)現(xiàn)與地面光伏同樣的實(shí)用競爭力，發(fā)射成本是其中最主要的制約因素，占到70%以上，遠(yuǎn)高于排在第二位的制造成本。不糾結(jié)于材料的極致降本，而是執(zhí)著于火箭發(fā)射推動的“大力出奇跡”，這確實(shí)非常符合馬斯克追求的“第一性原理”。

與馬斯克的“成本換重量”不同，中國選擇從太陽翼本體入手，通過不同新型材料的賽馬，尋找“減重不減效”的方案。

以砷化鎵為基礎(chǔ)的柔性電池板，依然是目前平衡性最好、最主流的方案。但它最大的痛點(diǎn)是成本高昂，平方米價格高達(dá)20萬到25萬元，是普通晶硅電池的30到50倍。以此估算，單顆星鏈衛(wèi)星（Star Link）的光伏成本就將突破千萬元。

作為國內(nèi)砷化鎵出貨量最高的企業(yè)，乾照光電不僅市占率達(dá)到50%，而且還是唯一具備外延片到芯片一體化生產(chǎn)的能力。近年來，降本已經(jīng)成為乾照光電的戰(zhàn)略重心，設(shè)備國產(chǎn)化替代、襯底和外延片的工藝改造升級、輕量化設(shè)計(jì)、規(guī)?；慨a(chǎn)、新型砷化鎵材料的研發(fā)，無不在不斷嘗試放低“貴族”的身段。

主流的砷化鎵之外，P型異質(zhì)結(jié)（HJT）晶硅路線是成本較低、抗輻射能力強(qiáng)，同時兼具輕量化的方案。通過對現(xiàn)有N型晶硅線生產(chǎn)工藝的改造，電池片薄化后可做到彎曲、卷曲，貼附在柔性基板上，實(shí)現(xiàn)卷軸式收納，比較符合衛(wèi)星發(fā)射時折疊，入軌后展開的需求。東方日升自主研發(fā)出的超薄p型異質(zhì)結(jié)電池，只有50微米，能做到比頭發(fā)絲還要細(xì)。

而鈣鈦礦作為新一代光伏材料，同樣不可小覷。無錫眾能光儲1月份爆出猛料，新近研發(fā)的超柔航天級特種鈣鈦礦電池，經(jīng)TüV北德認(rèn)證，不僅其柔性厚度僅為1.6微米，而且功質(zhì)比達(dá)到55W/g。換算下來，1公斤該材料，滿負(fù)荷運(yùn)行1小時，發(fā)電量可達(dá)到驚人的55度，數(shù)十倍于傳統(tǒng)晶硅電池。

不過，新事物也總伴隨著爭議。一方面，以伏曦炘空為代表的探索者，從2023年底便開始鈣鈦礦電池的太空在軌試驗(yàn)，最近的“天雁24星”也已經(jīng)積累了2年多的數(shù)據(jù)。另一方面，上海交通大學(xué)太陽能研究所所長沈文忠，則直指鈣鈦礦太空應(yīng)用的缺陷：太空中的紫外線非常強(qiáng)，原子氧的侵蝕和極端溫差，都是鈣鈦礦的致命問題。

僅就目前來看，砷化鎵的王者地位，短期內(nèi)仍難以動搖。但始終打不下來的價格，成了砷化鎵規(guī)?；逃?，難以逾越的門檻。至于異質(zhì)結(jié)，還有鈣鈦礦，依然被能效、成本、重量的“不可能三角”所困，若真要上天，仍需用扎實(shí)的數(shù)據(jù)為自己證明。所以，盡管資本市場無限熱捧，多數(shù)公司還是在公告中坦言：目前“太空光伏”尚處于技術(shù)初步探索階段，技術(shù)路線尚不確定，尚未有具體項(xiàng)目落地。

不確定，就是此刻太空光伏唯一的確定性。到底哪條路才能拿到最終的入場券，恐怕只有時間能給出答案。

殖民火星或流浪地球

不過，相較光伏產(chǎn)業(yè)的保守，大洋彼岸的馬斯克則信心十足。他對建設(shè)太空算力中心的迫切，以及對太空光伏未來的樂觀，早已溢于言表。在今年1月的達(dá)沃斯論壇上，馬斯克篤定預(yù)言，2到3年內(nèi)，太空將成為部署人工智能最便宜的地方。

馬斯克并不是一個人在戰(zhàn)斗。

2026年2月，Rocket Lab宣布推出專為太空數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的硅晶太陽能陣列，目標(biāo)是為橫跨數(shù)公里的太空數(shù)據(jù)中心提供千兆瓦級發(fā)電能力。其CEO Peter Beck直言：“太空算力中心，會是運(yùn)算基礎(chǔ)設(shè)施的下一個前沿陣地。”

貝索斯旗下的藍(lán)色起源，則在開展一項(xiàng)更具挑戰(zhàn)的嘗試。這項(xiàng)名為“藍(lán)色煉金術(shù)”的計(jì)劃，目標(biāo)是利用月球表面的月壤，通過熔融電解技術(shù)提取鐵、硅、鋁，并分離出氧氣。這樣就可以徹底擺脫火箭運(yùn)輸?shù)蔫滂?，就地取材，將這些材料直接用來制造光伏電池板、輸電電纜、火箭燃料，甚至為月球定居者提供氧氣。

該項(xiàng)目已經(jīng)在洛杉磯設(shè)立了占地三英畝的實(shí)驗(yàn)室，貝索斯為此專門招募了70多位科學(xué)家，只為證明這不是紙面上的設(shè)想。按照披露的進(jìn)度，該計(jì)劃將在2026年完成全自動地面驗(yàn)證，目標(biāo)是為每個月球定居點(diǎn)穩(wěn)定提供至少1兆瓦的太陽能電力——相當(dāng)于國際空間站發(fā)電能力的7倍。

這群科技狂人的邏輯并不難理解。就像哥倫布所處的地理大發(fā)現(xiàn)時代，“無主之地”的新大陸，提供了成本近乎為零的土地和礦產(chǎn)資源。與其大費(fèi)周章地將它們搬回來，不如將人和技術(shù)運(yùn)過去，就地利用生產(chǎn)要素。如今的星際開發(fā)，就好比大航海2.0，月球和火星就像美洲大陸，而太陽能源以及產(chǎn)生的算力token，就如同當(dāng)年的礦藏和農(nóng)產(chǎn)棉糧。

硅谷巨頭沿襲“殖民”模式，而中國的“逐日工程”，則在延續(xù)中華文化基因。

這套方案的本質(zhì)，是通過對太陽能進(jìn)行集中采集，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線傳輸，將電能反哺母星。不間斷、低價格的供給，有可能成為地球能源的終極解決方案。

這個項(xiàng)目的難度與挑戰(zhàn)，前所未有。一方面，在太空中建造巨型空間太陽能電站，必然要將大量光伏陣列運(yùn)送至太空，不僅考驗(yàn)火箭的規(guī)模負(fù)載，同時還得克服太空的復(fù)雜環(huán)境，完成組裝調(diào)試。另一方面，則是電能的無線傳輸，需要將電能轉(zhuǎn)化成微波，歷經(jīng)超遠(yuǎn)距離飛行，精準(zhǔn)地傳送到接收端，再轉(zhuǎn)化成可用的直流電，并且有效控制每個步驟的衰減。

對于“逐日工程”牽頭人段寶巖院士來說，2014提出的Omega空間太陽能電站方案，已經(jīng)在理論層面解答了上述難題。8年后，在西安電子科技大學(xué)的校園里，一座55米高的聚光傘拔地而起，它每天追著太陽的方向轉(zhuǎn)動，這便是“逐日工程”的地面驗(yàn)證系統(tǒng)。

2023年11月30日，“逐日工程”迎來里程碑式突破。在總長55米的距離，發(fā)射端將2081瓦直流電轉(zhuǎn)化成微波射出，微波接收率達(dá)到87.3%，電能傳輸效率為15.05%。也就是說，在不借助任何有形的介質(zhì)下，接收端隔空取電，“憑空”獲取了313瓦電能。

全鏈路、全系統(tǒng)的空間太陽能電站地面系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證，這在世界尚屬首次。更令人振奮的是，各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)都遠(yuǎn)優(yōu)于美國提出的Alpha方案。

目前“逐日工程”已經(jīng)進(jìn)入2.0階段，將嘗試對在軌高速運(yùn)轉(zhuǎn)的航天器提供穩(wěn)定的能量傳輸。而這個系統(tǒng)的終極目標(biāo)，是在3.6萬公里外的地球同步軌道上，建造吉瓦級的空間太陽能電站，把電傳回地面，并入地球電網(wǎng)。按照段寶巖院士給出的時間表：2035年前后實(shí)現(xiàn)吉瓦級并網(wǎng)發(fā)電，年供電量相當(dāng)于半個三峽電站。

假如一切成真，地面上的能源危機(jī)，或許真的將成為歷史名詞。

就如同影視劇所描繪的，在即將開啟的星際時代，中美秉承著完全不同的宇宙生存哲學(xué)，才會萌生出殖民火星，或是流浪地球的分野。

只不過在現(xiàn)實(shí)中，任何一種方案，無論設(shè)定的目標(biāo)或早或晚，都需要時間作為最終的驗(yàn)證。就像段寶巖院士在《科技日報(bào)》創(chuàng)刊40周年時寫過的話：“時間雖從來不語，卻默默地回答了所有問題?！?/p>

段寶巖

院士

尾聲

古希臘神話中，泰坦族人普羅米修斯，不顧宙斯的警告，從太陽神手中盜取火種，將其從天上帶到凡間，點(diǎn)亮了人類文明的希望之火。這份來自太陽的能量，讓人類脫離了刀耕火種，制造了蒸汽，發(fā)明了電力，駛?cè)肓藬?shù)字世界，跨越了三次工業(yè)革命。

如今，人工智能催生的算力革命，洶涌襲來，將能源的需求再次推向極致。國際能源署（IEA）發(fā)布的《能源與人工智能報(bào)告》預(yù)計(jì)，到2030年，全球算力中心用電量將攀升至945太瓦時，接近日本全年用電總量。陡峭的增量曲線，不僅挑戰(zhàn)能源現(xiàn)有的供需關(guān)系，也勢必破壞原有脆弱的分配體系。尋找經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、綠色的能源，已不再是明日之憂，而是當(dāng)務(wù)之急。

從神火下凡，到問天借電，跨越了上千年。輪回之后，人類將目光重新投向懸在天空的太陽，希冀找到能量的終極答案。這一次，又要等多久呢？也許5年，或許15年。唯一確定的是，不用再像上次等那么久。

No.6

786 原創(chuàng)首

作者簡介：品牌戰(zhàn)略與市場營銷高管，商業(yè)傳記作家，致力破解AI時代企業(yè)的轉(zhuǎn)型、變革與增長之惑。

開白名單 duanyu_H｜投稿 tougao99999

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