近日,马斯克在达沃斯论坛上抛出的“光伏上天”计划,犹如一颗投入平静湖面的石子,在国内光伏行业激起层层涟漪,引发了一阵狂欢热潮。SpaceX与特斯拉携手,计划在未来三年内于美国打造总计200GW的光伏产能,其中相当一部分将用于太空卫星和数据中心供能。SpaceX更是雄心勃勃,目标每年部署约100GW的太阳能AI卫星,力争在2030年前达成首个100GW太空光伏里程碑。
太空光伏,即在卫星、空间站等太空环境中安装太阳能电池板进行发电。这种发电方式不仅能为航天器自身供电,未来还有望通过无线传输为地面输送电力。相较于地面光伏,太空光伏优势显著,它不受昼夜交替、天气变化等因素影响,能够实现24小时不间断发电,年发电小时数与能量密度较地面光伏可提升7 - 10倍。
不过,太空环境极为恶劣,存在高能宇宙辐射、±150℃的剧烈温差循环以及高真空条件下散热困难等极端挑战,这对光伏电池的转换效率、使用寿命和材料结构都提出了严苛要求。开源证券指出,太空光伏与地面光伏的关键区别在于,前者首要追求的是供电的高度可靠性,而非极致的成本控制。
目前,业内公认的太空光伏实现路径主要有三条技术路线,分别是砷化镓、异质结(HJT)和钙钛矿电池。砷化镓电池凭借高转换效率、出色的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。与刚起步应用的异质结电池和尚处于研发和验证早期的钙钛矿电池相比,砷化镓在当前阶段能提供更稳定、优越的性能保障。
然而,两位券商研究人员向相关媒体透露,马斯克更看好异质结技术。华西证券发布的研报也显示,SpaceX已选定P型HJT电池技术,作为其太空太阳能电池大规模、低成本量产的技术方案。据新能源智库消息,该公司自2023年起已累计完成上万片P型HJT电池的测试。
成本是制约砷化镓电池大规模应用的重要因素。由于复杂的材料制备工艺,砷化镓电池当前成本高达20万 - 30万元/平方米。中信建投证券预测,短期(2024 - 2027年)内,砷化镓电池将主导高价值通信卫星、深空探测等对成本相对不敏感的高端场景,但受成本与产能约束,其在低轨场景下难以大规模应用。
马斯克提出的“每年部署约100GW的太阳能AI卫星”目标,与空间站、高轨通信卫星等高端太空项目不同,它是要在低轨场景上快速实现规模化、工业化制造与发射的系统工程。在此背景下,综合成本和供应链成熟度成为马斯克决策的关键考量因素。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。而且,异质结薄片化、轻量化的特点,可降低发射载荷,显著降低单位功率的发射成本,这与SpaceX通过星舰实现高通量、低成本发射的需求高度契合。
在地面光伏技术路线演进中,异质结和TOPCon、BC等技术同属新一代光伏技术路线。目前,TOPCon技术胜出,市占率高达80%以上,而异质结技术因扩产推进缓慢、设备验收周期拉长等因素,逐渐处于下风。不过,江苏省可再生能源行业协会官方公号发布的文章指出,在N型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化作用下,异质结电池的开路电压比常规电池高很多,有利于获得更高的光电转换效率。目前,异质结量产效率普遍已在24%以上,理论上最高转换效率为27.5%,未来采用钙钛矿叠层等技术,转换效率或可提升至30%以上。经过多年发展,异质结技术的供应链已相对完整。
钙钛矿电池理论上转换效率更高,单结钙钛矿电池可达33%,成本潜力巨大,但其在太空极端环境(对热、氧、湿、辐照)下的长期稳定性尚待验证。发展多年后,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。
综合多方面因素,异质结技术是当下综合成本与技术成熟度的最优选择。马斯克此次青睐异质结技术,更多是基于对快速部署低轨短期任务的现实考量。从长期来看,钙钛矿叠层技术或许是最具发展潜力的技术路线。中信建投证券分析,中期(2026 - 2030年),具备更强抗辐射性与轻量化优势的P型异质结电池,有望逐步渗透低轨短期任务。到远期(2035 - 2040),钙钛矿/晶硅叠层电池渗透率将达到60%,电池需求量达1.08GW;同期,P型HJT电池和砷化镓电池渗透率预测均为20%,电池需求量均为0.36GW。
随着中国商业航天的快速发展,国内已有多家企业布局太空光伏。在马斯克公布太空光伏计划后,光伏设备板块出现大幅上涨。个股中,迈为股份股价已连续四个交易日上涨。截至1月27日收盘,迈为股份股价报收362.5元,上涨5.96%,市值超1013亿元,近两个月内涨幅超2倍。迈为股份受到市场热捧,主要是因为当前市场上异质结电池设备供应商较为稀缺,该公司是HJT整线设备的头部供应商,2025年上半年,其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%。







