在达沃斯论坛上,马斯克宣布了一项雄心勃勃的计划:SpaceX与特斯拉将在未来三年内于美国建设总计200 GW的光伏产能,其中部分产能将用于太空卫星和数据中心供电。SpaceX还设定了每年部署约100万颗太阳能AI卫星的目标,并力争在2030年前实现首个100 GW的太空光伏里程碑。
太空光伏技术通过在卫星、空间站等太空环境中安装太阳能电池板实现发电,不仅可为航天器提供能源,未来还可能通过无线传输为地面供电。与地面光伏相比,太空光伏的优势在于不受昼夜交替和天气变化的影响,能够实现24小时持续发电,年发电小时数和能量密度较地面光伏提升7至10倍。
然而,太空环境对光伏技术提出了极高要求。高能宇宙辐射、剧烈温差循环以及高真空条件下的散热难题,使得光伏电池的转换效率、使用寿命和材料结构面临严峻挑战。开源证券指出,太空光伏的核心需求并非极致成本控制,而是供电的高度可靠性。
目前,太空光伏的实现路径主要有三条技术路线:砷化镓、异质结(HJT)和钙钛矿电池。砷化镓电池因其高转换效率、抗辐射能力和稳定性,已成为卫星和空间站能源供应的主流技术。但受限于复杂的材料制备工艺,其成本高达每平方米20万至30万元,短期内难以大规模应用于低轨场景。
相比之下,异质结技术依托成熟的硅基产业链,制造成本显著低于砷化镓。华西证券研报显示,SpaceX已选定P型HJT电池技术作为其太空光伏大规模量产的方案,并自2023年起累计完成上万片电池测试。异质结电池的薄片化和轻量化特点还能降低发射载荷,与SpaceX通过星舰实现低成本发射的需求高度契合。
尽管异质结在地面光伏技术路线竞争中曾因扩产缓慢和设备验收周期长而处于下风,但其量产效率已普遍超过24%,理论上最高转换效率可达27.5%。若采用钙钛矿叠层技术,效率或可提升至30%以上。江苏省可再生能源行业协会指出,异质结电池在N型硅衬底和非晶硅钝化作用下,开路电压显著高于常规电池,为其高效率提供了理论支撑。
钙钛矿电池虽然单结转换效率可达33%,且成本潜力巨大,但其对太空极端环境的长期稳定性仍需验证。目前,钙钛矿在地面光伏市场的应用尚处于初级阶段,距离商业化仍有距离。中信建投证券分析认为,中期(2026-2030年)P型异质结电池有望逐步渗透低轨短期任务,而远期(2035-2040年)钙钛矿/晶硅叠层电池的渗透率或达60%,成为最具潜力的技术路线。
随着中国商业航天的快速发展,国内多家企业已布局太空光伏领域。在技术路线选择上,企业呈现差异化布局:部分企业专注于砷化镓的稳定性优势,另一些则押注异质结的成本优势,还有企业探索钙钛矿的长期潜力。
马斯克的太空光伏计划引发资本市场关注。光伏设备板块近期大幅上涨,其中异质结电池设备供应商迈为股份表现突出。截至1月27日收盘,其股价报收362.5元,市值超1013亿元,近两个月涨幅超2倍。2025年上半年,该公司太阳能电池成套生产设备收入达31.59亿元,占营业收入的75%,凸显了市场对异质结技术商业化的期待。