1、 太空光伏为航天器能源供应必备部件

卫星发射数量、功率持续增加，对稳定电力供应需求显著提升。在太空环境中，太阳能是目前唯一可持续、可工程化利用的能源来源。太空太阳辐射能量密度约为每平方米1360瓦，显著高于地面光照强度，且日照时间长，能够为航天器提供稳定的高功率密度能量输入。太空光伏在太空环境中利用太阳辐射并通过太阳电池实现能量转换，目前主要应用于卫星自用供能。

太阳电池是航天器电源系统的核心组成部分。目前，太阳电池阵-蓄电池组电源系统是大多数在轨航天器、临近空间飞行器使用的电源系统类型，系统通常由空间太阳翼、空间锂离子电池组、电源控制设备构成。其中，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，是航天器电源分系统的主电源，也是其中重要成本构成部分。

卫星电源分系统构成

2、卫星功率要求提升，太阳翼面积持续增大

太空应用场景下，太阳电池的核心目标，是在确保极端环境下的超高可靠性的前提下，追求更高的光电转换效率与更低的制造成本。一方面，太空环境方面，极端辐照、原子氧侵蚀、极端温度交变等对光伏电池的性能和寿命有着决定性的影响，因此对电池辐射耐受性、热循环稳定性和长期衰减的高可靠性提出严格要求。另一方面，随着未来商业航天进入规模化阶段，星座密集部署趋势下，电源系统的单位功率成本与可量产性成为决定能否商业化的关键约束之一。

此外，要求太阳电池可以支持更高功率的航天器的载荷需求。在结构上，可以通过加大太阳积翼实面现，如Starlink V1.5/V2/V3的太阳翼面积逐渐扩大；当前我国商业火箭面临运载能力约束，对卫星的发射质量与体积有所限制，对此优化方案包括改变太阳翼结构与材料，向轻量化、柔性化发展。

3、 太阳翼由刚性/半刚性向柔性过渡

在保证可靠性的前提下，不断提升质量比功率与体积比功率，是应对商业发射对轻量化和高收纳比的必要要求。

现阶段太阳翼主要应用结构为刚性/半刚性，技术成熟但发射效率较低。空间太阳电池阵按基板类型，可分为刚性太阳电池阵、半刚性太阳电池阵以及柔性太阳电池阵。

4、柔性太阳翼质量比、体积比功率大幅提升

柔性太阳翼在体积比与质量比功率实现跃升，为未来主要发展方向。柔性太阳电池阵收拢时基板可紧密贴合，使其收拢体积可降至刚性阵的约1/10，并且核心结构为复合薄膜，从而在体积比、质量比功率与上实现跃升，成为适配未来高功率、高密度发射需求的关键方向。目前有三种主流技术路线来实现这一方案。

5、 技术路线：砷化镓性能适宜太空但成本较高

目前我国太空电池以多结砷化镓太阳能电池为主，砷化镓抗辐射能力与光电转换效率较晶硅更高。砷化镓是III-V族化合物半导体材料，具有禁带宽（1.42eV）、电子迁移率高（8500cm²/(V·s)）、电子饱和漂移速度高、能带结构为直接带隙等特性，带来了高光电转换效率（30%+；AM1.5，T=300k）、低衰减率、抗辐射能力强、光谱响应好、耐高温寿命长等适宜太空环境的性质。

局限：原材料昂贵、制备流程复杂，砷化镓路线成本高昂。制备流程（MOCVD，外延或者化学气相沉积）复杂+为了降本，工程上采用衬底剥离与复用技术，良率低；并且衬底、原材料锗、镓资源稀缺且开采难度大，因此砷化镓方案成本较高。

6、技术路线：p-HJT是晶硅路线优化方案，与下一代技术具有兼容性

晶硅产业成熟、成本较低。SpaceX Starlink使用成本较低的晶硅方案，但材料转换效率不高。异质结是在延续晶硅材料体系的前提下，实现晶硅方案效率提升的优化路径。异质结（HJT）是以单晶硅为基底，在前后表面分别沉积不同特性的硅基薄膜叠层和透明导电薄膜，PN结采用不同的半导体材料构成。

为什么选用异质结？（1）HJT具有双面对称结构，在卷曲和折叠过程中应力分布更均匀，降低了裂片等风险，能满足柔性结构需求，有效减轻发射载荷。（2）较砷化镓大幅降本。（3）HJT是理想的叠层，与下一代结构（钙钛矿叠层）具有兼容性。

在地面，常选用n-HJT（以N型单晶硅为基底），因为n-HJT无光致衰减（LID）等原因。太空光伏中HJT为什么选用p型？p型硅电池抗辐射能力优于n型电池。

在高能粒子辐射下，硅材料会产生缺陷，缺陷会形成复合中心，降低少子寿命。这些缺陷在 p 型硅中对电子的捕获能力弱于n型硅，因此对少子寿命的影响较小。

现状：26年1月迈为股份HJT太阳能电池全面积光电转换效率达到26.92%。

7、 技术路线：钙钛矿叠层为长期发展方向，理论效率高+降本空间大

长期来看，钙钛矿叠层太阳能电池为新一代太阳能电池的典型代表，有望超越单结电池的转换效率极限。钙钛矿为一类化合物统称（ABX3），其具有更高的光电转换效率等优势，正在打破传统太空光伏技术的局限。钙钛矿叠层（Pero/Si ）成为适配太空光伏需求的远期方向。

优点：（1）材料高光吸收系数，钙钛矿材料的吸收系数高达10⁵ cm⁻¹，远超传统晶硅，1微米的厚度即可吸收超过90%的太阳光，适合柔性化。（2）叠层结构理论效率高，通过堆叠不同光谱响应范围的子电池，实现对太阳光谱的分段高效利用；据晶科能源，叠层电池理论效率可达43%。（3）降本潜力大，目前钙钛矿叠层电池成本约为1.2-1.5元/W，根据美国能源部国家可再生能源实验室（NREL），在钙钛矿/硅叠层组件中，转换效率提升可以有效使得单位功率成本下降。由于钙钛矿叠层技术仍具备较大的效率提升空间，其单位功率成本随效率提升而下降空间较大。

8、技术路线：钙钛矿叠层主攻稳定性问题

进展：25年12月，东方日升全球光伏研究院研发的钙钛矿/晶硅异质结叠层太阳能电池实现了30.99%的转化效率。小尺寸上，25年8月安徽华晟实验室小尺寸（1cm²）晶硅异质结/钙钛矿叠层太阳能电池效率突破34.02%；26年1月，钧达股份小面积钙钛矿TOPCon叠层电池转换效率已突破33.53%（实验室）。

问题：钙钛矿叠层电池面对光照或高温环境下稳定性不足、寿命短等问题，是否能突破决定了发展进程。钙钛矿的带隙通常在1.5-2.3eV（对应波长540-820nm），而紫外光能量（3.1eV-4.43eV）远高于其带隙，会引发超激发态载流子行为、晶格缺陷激活及化学键断裂，体现为在光照或高温环境下稳定性不足，这会导致电池加速老化，这些缺陷不仅阻碍电流传输，还会导致材料过早分解。目前的解决思路包化括封强装等。

9、太空光伏应用空间预测：数量与功率齐升

在技术路线的迭代演进支撑与需求放大的背景下，卫星呈现出“数量”与“单星功率”双重提升趋势，太空光伏的应用空间有望随之加速打开。现阶段太空光伏主要的目标应用场景在低轨卫星（组网），主要驱动因素是组网数量迅速扩张；未来随着卫星承载更复杂的通信载荷、激光链路以及在轨计算功能，单星功率也要求提升。

我们预计短期/中期/长期，每年卫星发射数量分别为0.8/3/50万颗，发射单星功率分别为6/20/60kW，太空光伏总需求功率为0.05/0.6/30GW。

10、太空光伏电池片价值量测算

太空光伏市场规模将伴随低轨星座建设加速而迅速扩张。砷化镓方案是目前主流应用技术，但原材料及制备成本很高，预计渗透率可能随其他技术发展而下降。p-HJT方案依托于成熟的晶硅产业，较砷化镓方案大幅降本；异质结作为向钙钛矿叠层方案发展的基础，预计在短中期有较大发展空间。钙钛矿叠层方案目前仍处于起步研究阶段，保守估计短期渗透率较低，随技术成熟，产能增加叠加降本，预计在中长期可能发展为主要技术路线。

我们预计短期砷化镓/p-HJT/钙钛矿叠层电池渗透率分别为81%/13%/6%，中期分别为20%/60%/20%，长期分别为1%/45%/54%；短/中/长期卫星光伏电池片每年总市场空间分别为203/804/3147亿元。

基于太空算力情景，假设太空算力发展长期带来100GW增量，单位功率成本12.6元/W，预计将在长期带来10490亿元市场空间增量。