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。这一计划引发了市场对太空光伏技术的广泛关注。
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发电,不仅可为航天器自身供电,未来还可能通过无线传输方式为地面提供电力。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严峻挑战。高能宇宙辐射、±150℃的剧烈温差循环以及高真空条件下的散热困难,都对光伏电池的转换效率、使用寿命和材料结构提出了极高要求。开源证券指出,太空光伏的核心追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。然而,其复杂的材料制备工艺导致成本高昂,每平方米价格高达20万至30万元,限制了其在低轨场景中的大规模应用。
尽管砷化镓电池在短期内将主导高价值通信卫星和深空探测等高端场景,但中信建投证券预测,其成本和产能约束将制约其在低轨场景中的普及。相比之下,异质结技术依托成熟的硅基产业链,制造成本远低于砷化镓,且薄片化、轻量化的特点可降低发射载荷,显著减少单位功率的发射成本,与SpaceX的低成本发射需求高度契合。
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。自2023年起,该公司已完成上万片P型HJT电池的测试。华西证券的研报显示,异质结电池的开路电压较高,有利于获得更高的光电转换效率,目前量产效率普遍在24%以上,理论最高转换效率可达27.5%,未来通过钙钛矿叠层技术或可提升至30%以上。
尽管钙钛矿电池的单结转换效率更高,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尚待验证。目前,钙钛矿电池在地面光伏市场的应用仍处于初级阶段,距离商业化应用还有一定距离。因此,从综合成本和技术成熟度来看,异质结技术是当前的最优选择。
中信建投证券分析,中期(2026-2030年),具备抗辐射性和轻量化优势的P型异质结电池有望逐步渗透低轨短期任务;远期(2035-2040年),钙钛矿/晶硅叠层电池的渗透率或达60%,电池需求量达1.08 GW,而P型HJT电池和砷化镓电池的渗透率预计均为20%,需求量均为0.36 GW。
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。江苏省可再生能源行业协会指出,异质结技术的供应链已相对完整,为其大规模应用提供了基础。
马斯克的太空光伏计划公布后,光伏设备板块市场表现活跃。其中,迈为股份作为HJT整线设备的头部供应商,股价连续四个交易日上涨。截至1月27日收盘,其股价报收362.5元,上涨5.96%,市值超1013亿元,近两个月内涨幅超2倍。市场对异质结电池设备的关注度显著提升,反映出投资者对这一技术路线的信心。