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当光伏卷上太空

栏目:科技新闻 日期: 浏览:15472

2026年以来,太空光伏成为光伏与航天领域的交叉热点,马斯克“每年部署100GW太空太阳能AI卫星”的蓝图与中国企业(如晶科能源、钧达股份、光因科技)的密集布局,让这条“从地面到太空”的能源赛道充满想象空间。然而,发射成本高企(国内每公斤载荷发射成本仍数倍于SpaceX)、极端环境适应性不足(太空辐射、温度循环导致电池衰减)及生态协同滞后(火箭运力、在轨验证资源紧张)等问题,成为产业突围的核心障碍。

一、太空光伏的“热”:需求与想象的双驱动

太空光伏的崛起,本质是商业航天规模化AI算力能源缺口的共同推动。一方面,可回收火箭、一箭多星等技术降低了“上天”门槛,全球低轨卫星规划总量突破10万颗(中国星网、垣信卫星等主导的星座计划超3万颗),每颗卫星均需配备太阳翼(占卫星平台成本约22%),催生了稳定的太空电池需求;另一方面,AI算力中心的能耗(如SpaceX、谷歌计划布局的太空数据中心)需“24小时不间断、高可靠性”能源,而太空光伏(理论发电效率是地面的2-3倍)被视为“终极解决方案”。

在此背景下,企业纷纷抢滩:晶科能源与晶泰科技合作研发AI高通量钙钛矿叠层电池;钧达股份斥资3000万元参股星翼芯能,拓展太空光伏领域;光因科技已将钙钛矿组件送入轨道实测(2024年5月通过谷神星一号火箭进入535公里轨道);明阳智能收购德华芯片(专注空间太阳电池),跨界布局太空光伏。

二、“卷”的核心矛盾:廉价船票的缺失

尽管需求迫切,但发射成本仍是太空光伏商业化的“拦路虎”。目前,国内商业火箭发射成本约8-11万元/公斤(如长征八号甲火箭),而SpaceX猎鹰9号凭借可回收技术,成本已降至2.1万元/公斤(甚至更低)。这意味着,即使中国企业做出了有竞争力的太空电池(如钙钛矿组件成本是砷化镓的1/10),其集成后的卫星或能源模块,仍因“运费”过高而失去经济性。

此外,极端环境适应性也是技术难点。太空环境中,±150℃温度循环高能粒子辐射原子氧侵蚀等问题,会导致传统光伏电池(如晶硅)的光电转换效率快速衰减(每年衰减约1-2%)。尽管钙钛矿电池(如光因科技的组件)在实验室中表现出更好的抗辐射性能,但长期在轨稳定性仍需验证(目前仅在轨测试9个月,未达到卫星10-15年的寿命要求)。

三、突围路径:技术降本与生态协同

面对“廉价船票”的困境,产业界正从技术突破生态协同两方面寻求突围:

1. 技术降本:从“航天贵族”到“工业量产”
  • 电池技术迭代:钙钛矿叠层电池被视为“未来之星”(理论效率高、重量轻、柔性好)。光因科技创始人温言杰表示,钙钛矿组件的成本可降至砷化镓的1/100,且效率(目前实验室效率达25%以上)有望媲美砷化镓(30%)。晶科能源则将钙钛矿技术列为研发重点,目标未来3年实现量产。

  • 轻量化与模块化:金刚光伏(原光伏企业)利用地面HJT(异质结)技术的薄片化(50-70微米)、对称结构(易于N型切换为抗辐射更强的P型)优势,开发出P型超薄HJT电池,重量较传统电池减轻30%,适配太空“功率质量比”的极致需求。

2. 生态协同:从“各自为战”到“全链条联动”
  • 火箭运力提升:国内商业航天企业(如蓝箭航天、星际荣耀)正加速可回收火箭研发(2025年12月,蓝箭航天朱雀三号完成入轨级重复使用试验),目标是将发射成本降至3万元/公斤以下(与SpaceX差距缩小)。

  • 在轨验证资源共享:企业(如光因科技)通过与航天科技公司(星河动力)合作,利用火箭搭载实验(如谷神星一号火箭的“拼单”发射),降低在轨测试成本(目前搭载费用约数百万元,远低于独立发射的数千万元)。

  • 标准与政策引导:业界呼吁国家层面制定太空光伏组件测试标准(如抗辐射、耐高低温等指标),减少企业重复测试成本;同时,推动商业航天发射审批“常态化”(如海南商业航天发射场的“航班化”发射),提高在轨验证效率。

四、未来展望:从“卫星供电”到“太空能源互联网”

尽管当前太空光伏仍处于技术验证期(如钙钛矿组件的量产化、在轨稳定性),但长期前景被广泛看好。国金证券预测,2030年全球太空光伏市场将向万亿规模迈进(主要来自低轨卫星星座与太空数据中心的需求);中信建投则认为,2040年后太空光伏将实现大规模商业对地供电(如“逐日工程”的“太空充电桩”计划,目标在“十五五”期间开展低轨验证)。

对企业而言,短期核心目标是解决“卫星供电焦虑”(如为低轨卫星提供高性价比的太阳翼);长期目标是构建“太空能源互联网”(如马斯克的“太空太阳能AI卫星”计划,通过微波将太空能源传输至地面)。而要实现这一目标,需产业链上下游(光伏企业、航天企业、火箭公司、政策制定者)的协同,共同推动“廉价船票”的落地。

结语

太空光伏的“卷”,本质是能源革命的延伸——从地面到太空,从“有限资源”到“无限能源”。尽管当前面临“廉价船票”的困境,但随着技术进步(如钙钛矿电池、可回收火箭)与生态协同(如全链条联动),这条万亿赛道有望在未来10-15年迎来“破局”。正如光因科技创始人温言杰所说:“太空光伏不是‘要不要做’的问题,而是‘如何做得更便宜、更可靠’的问题。”而这,正是产业突围的关键。