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太空光伏（Space-Based Solar Power, SBSP），又称天基太阳能或轨道太阳能发电，是指在地球轨道、月球轨道或深空平台部署高效太阳能电池阵列，将太阳光直接转化为电能，供卫星、空间站、AI 算力平台、月球基地等使用的技术系统。

由于太空中没有大气层的遮挡，且可以避开昼夜更替，其发电效率是地面的 6到10倍，理论上可以提供 24小时不间断 的清洁能源。太空光伏是永不落幕的能源站。

2、三大核心构成

（1）太空能量收集段

无线能量传输段地面接收与转化段位于地球同步轨道，由巨大的太阳能电池方阵和聚光镜组成。它的任务是将太阳辐射直接转化为直流电。

（2）无限能量传输段

电站的核心技术部分。它将直流电转换为微波（通常为2.45GHz或5.8GHz）或激光束。利用相控阵天线，将能量精确地瞄准地球上的接收站。

（3）地面接收与转化段

位于地球同步轨道，由巨大的太阳能电池方阵和聚光镜组成。它的任务是将太阳辐射直接转化为直流电。由于不受云层和天气影响，光能流密度极高。

3、太空光伏如何工作--三步走

（1）第一步：在太空中“捕捉”阳光

在地球静止轨道（GEO，距离地面约3.6万公里）部署巨大的太阳能卫星阵列。在这个高度，卫星几乎可以全天候直接面对太阳，没有任何大气层削弱阳光，光照强度是地面的8-10倍。

这些卫星通常包含巨大的反射镜（将阳光汇聚）和高效的光伏电池板（将光能转化为电能）。

（2）第二步：将电能“打包”传输

这是最关键的一步。既然不能拉一根3万公里的电线回地球，工程师必须将电能转化为电磁波进行无线传输。主要有两种技术路径：

① 微波传输（Microwave）：原理是将电能转换为微波（类似家里的微波炉，但频率受控且强度低得多）。

优点是微波穿透力强，可以穿透云层、雨水和大气层，因此无论地球上是阴天还是雨天，都能接收能量。缺点是由于衍射效应，需要巨大的发射天线（直径可达1公里）和地面接收天线（直径可达几公里）。

② 激光传输（Laser）：原理是将电能转换为高能激光束发射回地球。

优点是设备体积小，成本较低。缺点是受天气影响大，云层和雨水会阻挡激光，且存在一定的安全隐患（需避免照射飞机或鸟类）。

（3）第三步：在地面“接收”并入网

在地面或海上建设巨大的接收天线，称为整流天线（Rectenna）。它的外观像是一张巨大的网，上面布满了微小的偶极子天线。

利用高精度的相控阵天线，电站实时锁定地面接收站的位置，将数千兆瓦（GW）级的能量束精准地定向发射。

当微波束照射到整流天线时，它会将电磁波能量高效地还原为直流电（DC）。最后，通过逆变器将直流电转换为交流电（AC），并入国家电网供千家万户使用。

4、分类

太空光伏可以根据轨道类型、能量收集结构以及能量传输载体进行细致分类。

（1）按轨道分类：

① 地球同步轨道（GEO）：这是目前大规模商用发电站的首选轨道。在约36,000公里的高度，卫星相对于地面接收站保持静止，能够提供稳定的、类似于基荷电源的电力供应 。

② 低地球轨道（LEO）：高度在300至2,000公里之间。虽然卫星移动速度快，无法实现单一卫星对单一地点的持续供电，但其较低的发射成本和传输损耗使其成为目前“太空算力中心”或小型验证卫星的理想选择 。

③ 高椭圆轨道（HEO）：适用于为地球高纬度地区（如极地周边）提供能源，这在特定军事或科考场景下具有不可替代性 。

（2）按能量收集结构分类：

①  三明治结构（Sandwich Architecture）：光伏电池面朝太阳，背面集成微波发射模块，中间通过结构支撑。这种设计路径极短，损耗小，但热管理压力巨大 。

② 聚光式结构：利用巨大的超薄反射镜将阳光聚焦到小面积的高效光伏电池上，如中国的OMEGA方案。这可以显著减少昂贵光伏材料的使用，但增加了指向控制的复杂性 。

5、意义--三大维度

（1）对商业航天：从“送快递”到“搞基建”，发展太空经济

① 创造海量发射需求（降本）： 目前商业航天主要靠发卫星（通信/遥感），需求相对有限。建设千吨级甚至万吨级的太空电站，需要成千上万次的重型火箭发射。这种天量”物流需求将强行拉低火箭发射成本（类似集装箱海运效应），让可回收火箭技术真正实现规模化盈利。

② 催生“太空新基建”能力： 太空电站过于庞大，无法一次发射，必须在太空中进行组装。这将倒逼商业航天公司发展在轨制造、在轨组装（太空机器人）、在轨维护等技术。商业航天将从单纯的“运输队”进化为“太空建筑队”。

③ 发展太空经济，能源是终极大关，而太空无地面电网，光伏是长期在轨唯一可行供能，支撑低轨星座、太空数据中心规模化组网， 是能源刚需唯一解。

（2）对算力（太空数据中心）：打破地面的“水电瓶颈”

随着AI大模型的爆发，地面的算力中心正面临两大物理极限：电力短缺和散热困难。太空光伏与太空数据中心和算力的结合，是完美的互补：

① 能源供给： 地面数据中心是“电老虎”，而太空光伏电站拥有24小时不间断的太阳能，无昼夜、无天气影响，发电效率是地面的8-10倍，能为高能耗的智算中心提供无限且免费的清洁能源。

② 天然散热： 地面数据中心即使在海底或极地，散热成本也极高。太空不仅有电，还有接近绝对零度的深冷环境，能完美解决芯片散热问题。

（3）对能源战略与“四万亿”投资

国家电网十五五“4万亿”固定投资，主要投向特高压、配电网升级和数字化，这实际上是在为未来的太空能源“修路”：

① 匹配新型电网：太空光伏通过微波或激光无线传能回地球，需要地面有极强的接收和消纳能力。国家电网的4万亿投资旨在构建“柔性、智能”的新型电力系统，这正是未来接入太空无线电力的必要前置条件。

② 能源安全与战略储备： 传统的风光电受天气制约，需要配套昂贵的储能。太空光伏是具备“基荷”属性的清洁能源。一旦技术突破，它将成为国家能源安全的“天基备份”，甚至可以向受灾地区、偏远海岛、军事设施进行定点无线供电。

③ 抢占未来能源制高点： 谁先掌握了吉瓦（GW）级太空电站技术，谁就掌握了未来几十年的能源定价权。这不仅是能源问题，更是类似于核武器的战略威慑力。

6、技术路径--三大主流

（1）当前主流：第一代三结砷化镓电池

具有极高的光电转换效率和强抗辐照性。砷化镓采用三结结构（GaInP/GaAs/Ge），商用产品光电转换效率超过 30%，实验室效率已突破 34.5%。其光谱吸收能力是晶硅电池的三倍，通过外延层玻璃、背面减薄等工艺显著提升抗辐射与耐高温性能。

砷化镓电池的抗辐射能力约为硅电池的 10 倍，使用寿命可达 15-20 年，完美适配高价值通信卫星、深空探测等长寿命任务。然而，该技术的主要劣势在于成本昂贵，原材料镓和锗稀缺，单瓦成本是地面晶硅的百倍以上。

（2）中短期：第二代 P 型 HJT 异质结电池

在成本与性能间实现了良好平衡。该技术效率为 26-28%，具有轻量化优势，厚度可小于 1mm，重量比传统砷化镓电池减轻 40% 以上。HJT 电池兼具高效率与低成本特性，通过超薄化设计和低温工艺，在保证性能的同时大幅降低成本。

（3）未来之星：第三代钙钛矿叠层电池

被视为太空光伏的颠覆性候选技术。该技术理论效率可达 45%，实验室效率已达 32.6%-35%，具有极轻的重量（面密度仅 7 g/m²）和柔性特性，可卷展收纳。而且具有极高的光吸收系数，仅仅 300-500nm的厚度就足以吸收大部分可见光，减轻了发电材料的重量。

另外，钙钛矿电池的比功率高达 10-30 W/g，远超砷化镓的 3.8 W/g 和晶硅的 0.38 W/g，同质量发电量可达砷化镓的 10 倍。原材料以钙、铅、碘等常见元素为主，成本仅为砷化镓的 1/10，为大规模商业化奠定了基础。然而，该技术仍需解决长期稳定性和抗辐射性能等关键问题。

2024 年，隆基绿能推出晶硅钙钛矿叠层电池，效率达 33.9%，刷新全球纪录。

整体市场规模，根据多家权威机构测算，全球太空光伏市场规模将从 2024 年的 6.69 亿美元增长到 2025 年的 7.53 亿美元，2030 年达到 13.34 亿美元，年复合增长率为 12.18%。

低轨卫星市场是最大的增长驱动力。东吴证券测算，若年发射 1 万颗卫星，将带来近 2000 亿元太阳翼市场空间；长江证券预测，到 2030 年，全球低轨卫星对应的太空光伏市场规模约 295 亿元人民币，为当前规模的 10 倍。

钙钛矿市场截至2025年，钙钛矿太阳能电池仍处于产业化初期，但其市场规模正快速扩张。全球范围内，钙钛矿电池的商业化应用集中在实验室组件、小规模示范项目及部分企业试产阶段。据行业预测，随着技术成熟度提升和成本下降，2025年至2030年全球市场规模有望以年均30%以上的增速增长，2030年达到100亿美元。中国作为技术领先国家，已启动多个GW级产能规划，预计2025年后将成为全球最大市场。

2、国际竞争格局

国际太空光伏市场呈现美国主导、欧洲紧随、亚洲快速崛起的竞争格局。

（1）美国企业主导高端市场。

Spectrolab（波音子公司）是历史最悠久、技术最成熟的企业，垄断美国军用及深空探测市场，多结砷化镓技术无可撼动。该公司在 1950 年代就开始为美国太空项目提供太阳能电池，包括为阿波罗登月任务提供了月球上的第一块太阳能电池板。

Azur Space 作为欧洲龙头，专注高效 III-V 族电池，在民用通信卫星市场份额领先，占据全球高端市场近 40% 份额。Rocket Lab 通过收购 SolAero 快速切入市场，主打小型卫星集成方案，提供包括刚性和柔性太阳能电池板组件在内的综合解决方案。

（2）其他国际主要竞争者

包括日本夏普（Sharp）、三菱电机（Mitsubishi Electric），欧洲的空客（Airbus）、赛峰集团（Thales Alenia Space），以及美国的诺斯罗普・格鲁曼（Northrop Grumman）、内华达山脉公司（Sierra Space）等。这些企业在不同技术路线和应用场景上各有专长，形成了多元化的竞争格局。

3、 国内竞争态势

中国太空光伏市场呈现央企主导、民企快速跟进、技术路线多元化的发展格局。

央企主导地位稳固。航天科技集团八院 811 所（上海空间电源研究所）是卫星 / 空间站电源核心供应商，其研发的三结砷化镓电池在轨应用成熟，转换效率超过 30%，抗辐射和耐温差性能优异，是当前航天任务的 "黄金标准"。该所承担 "星、箭、弹、船、器" 等航天器电源系统研制任务，是国防科工局核定的国家空间能源专业核心保军单位。

民营企业快速崛起。在砷化镓电池领域，乾照光电（300102）是国内龙头企业，星载市占率约 50%，效率 27%-29%，产品批量应用于 G60 千帆星座等商业航天项目，2025 年上半年销量同比翻倍。三安光电子公司天津三安生产砷化镓芯片，已搭载商用卫星。

在晶硅 HJT 技术领域，东方日升是星链 V3 唯一中国 HJT 供应商，月供超 10 万片，其 HJT 技术全球领先。在钙钛矿叠层技术领域，天合光能钙钛矿叠层效率达 32.6%，已建 100MW 中试线，在三大技术路线上均有布局。隆基绿能叠层效率 33.9%，成立太空光伏实验室，研发的电池可承受-150℃至 180℃太空极端温差。钧达股份通过参股尚翼光电，钙钛矿-TOPCon 叠层效率 33.53%，已完成在轨验证，计划 2026 年实现批量供应。

竞争格局特点呈现三个方面：一是技术路线多元化，中国企业在砷化镓、HJT、钙钛矿三大技术路线上均有布局，避免了单一技术依赖风险；二是成本优势明显，中国企业产品价格普遍比国际企业低 30-50%，在商业卫星市场具有显著竞争力；三是产业协同效应强，形成了从原材料、设备、电池片到组件系统的完整产业链，为规模化发展奠定了基础。

三、产业链

太空光伏产业链是一个涉及半导体、复合材料、航天制造及电力电子的复杂生态系统。其上游为原材料与元材料，价值占比35-40%；中游为系统集成系统集成&在轨运营，价值占比约45-50%；下游为应用场景，价值占比约10-15%。

另有配套测试环节占5%左右。这种结构与地面光伏产业链存在显著差异，主要原因是太空光伏对产品可靠性要求极高，需要经过严格的空间环境测试验证。

1、上游：原材料与元器件

上游是整个产业链的基石，其核心任务是制造出能扛住太空极端环境（高辐射、极大温差、真空）的原材料和基础器件。是国产化替代最迫切的环节。

主要包括核心光伏材料，如衬底材料（锗单晶、高纯金属）、靶材、柔性太阳翼的CPI膜材料、UTC、TCO 玻璃等特种防护材料、射频等能量传输器件等。

（1）核心光伏材料（不同于地面的晶硅）

太空光伏主要使用III-V族化合物半导体，而不是地面常用的硅。

1） 衬底材料（Substrate）：

① 锗（Ge）衬底： 目前最主流。90%以上的太空高效电池都长在锗衬底上，因为它和砷化镓的晶格匹配度最好。锗衬底因资源稀缺、技术壁垒高，成为价值量最高的细分环节。

 ② 砷化镓（GaAs）衬底： 用于更高端或特定波段的电池，是当前太空电池的主流材料。其效率目前商用可达30%-32%，且抗辐射能力极强 。

2）外延片（Epitaxial Wafer）：

 这是电池制造的“心脏”。通过**MOCVD（气相沉积设备）**在衬底上生长出极为复杂的“三结”或“四结”结构，每一层吸收不同波长的太阳光，从而将效率推高到30%以上（地面光伏通常在22-25%）。

3） 新一代材料：

薄膜/钙钛矿（Perovskite）： 为了减轻发射重量，极轻、极薄、可卷曲的钙钛矿材料是未来的宠儿，但目前还在解决“太空长寿命”的问题。

（2）特种防护与封装材料

1）抗辐射盖片（Cover Glass）： 太空中有大量高能粒子，普通的玻璃会变黑、碎裂。必须使用掺铈（Cerium-doped）的特种玻璃或柔性聚酰亚胺（PI）薄膜，既透光又能挡辐射。有CPI膜材料、UTC玻璃两种材料：

① CPI膜材：Colorless Polyimide，即无色透明聚酰亚胺薄膜，是无色透明高分子薄膜，是卫星太阳翼的“超薄塑料防护服”，轻薄柔韧，可折叠卷绕，典型厚度0.05mm；密度约1.4g/cm³，透光率92%+，适合中低轨卫星（LEO），寿命5-7年，目前技术成熟；

② UTG玻璃：Ultra-Thin Glass，超薄柔性玻璃，是卫星太阳翼的“超薄钢化玻璃铠甲”，兼顾柔性与极致耐久，典型厚度30-50μm，密度约2.5g/cm³，透光率93%+，适合高轨卫星（GEO），寿命10年以上，目前量产企业少。

下图：以可折叠盖板，对比UTG和CPI的区别

2） 导电互连片： 用于连接电池片，必须能承受从-100℃到+100℃的剧烈热循环而不疲劳断裂。

（3） 能量传输核心器件--为“无线输电”备料

① 射频/微波芯片： 用于制造相控阵天线，核心是氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs）功率放大器芯片（PA）。

② 真空电子器件： 如磁控管、行波管，用于产生大功率微波。

2、中游：系统集成&在轨运营

太空光伏的中游”是整个产业链中技术壁垒最高、最科幻的部分。

如果说上游是“造砖”（制造电池片），下游是“用电”，那么中游就是太空施工队”和“太空电力局——负责在太空中把电站搭起来，并将电能管理、传输及转化为可供发送的形式。

中游核心包含三大板块：无线能量传输系统、在轨组装与运维、空间平台与系统集成。

（1）核心系统：无线能量传输--太空电力局

这是太空光伏区别于普通卫星最关键的中游环节。必须将直流电转化为微波或激光，穿透大气层传回地球或传给其他航天器。

1）微波传输系统 (Microwave Power Transmission, MPT)：

 核心设备是微波发生器（磁控管/固态功率放大器）、相控阵天线（负责精准指向）。其技术难点在于 远距离传输效率（从几万公里外精准射入地面几公里的接收站）、波束控制精度、散热管理。

2） 激光传输系统 ( Laser Power Transmission, LPT)：

核心设备是高能激光器、光束指向装置。其特点是设备体积小，适合星间传输（如给其他卫星充电），但受云雾天气影响大，一般不用于对地传输。

（2）关键能力：在轨组装与制造--太空施工队

未来的空间太阳能电站（SSPS）通常是公里级的超大型结构，无法由火箭一次性发射，必须化整为零，在太空中像搭积木一样组装。

① 空间机器人： 具备高自由度、高精度的机械臂，用于搬运、抓取和锁紧光伏模块。

② 柔性结构展开： 类似于折扇，发射时收拢，入轨后展开成巨大的光伏帆板（如卷绕式伸展臂）。

（3） 系统集成与运维--太空大脑

 ① 姿态轨道控制（GNC）： 电站面积巨大，受太阳风和引力梯度影响大，需要极高精度的姿态控制来保持“对日定向”集能和“对地定向”输能。

② 热管理系统： 能量转换过程中会产生巨大废热，需要通过巨大的辐射散热器排散，否则会烧毁设备。

3、下游应用：

下游应用主要可以分为“天用”--在轨直接使用，和“地用”--传输回地球使用，两大类。

（1）“天用”场景：在轨能源消费--当前与近期核心

这是太空光伏目前最直接、最成熟的下游市场，随着商业航天和AI的发展，需求正在爆发。

1）太空数据中心：

 随着AI算力需求激增，地面数据中心面临散热和能耗巨大挑战。马斯克提出了将高能耗的算力中心搬上太空的设想。 利用太空低温环境散热，利用太空光伏提供源源不断的清洁能源，服务于AI训练、大数据处理等。

2) 各类卫星星座：

① 低轨互联网星座： 如Starlink（星链）、中国的“千帆星座”等，需要通过高性能、低成本的光伏电池维持通信和轨道维持。

② 传统卫星： 气象、导航、侦察卫星等，对电池的抗辐射性和转换效率要求极高（通常使用砷化镓电池）。

3）空间站与深空探测：

① 空间站： 如国际空间站、中国天宫空间站，光伏是唯一的生命线。

② 月球/火星基地： 未来的月球科研站需要大规模光伏阵列提供长期驻留能源。

4）太空充电桩：

为轨道转移飞行器（OTV/太空拖船）、在轨服务卫星提供无线充电服务，延长其寿命或增强其机动能力。这个是比较前沿和科幻了。

（2）“地用”场景：空间太阳能电站--中远期核心

这是太空光伏的终极形态——空间太阳能电站（SSPS）。即在太空发电，通过微波或激光无线传输回地球。其下游用户主要包括：

1）特种/应急供电（高附加值场景）：

① 军事基地： 偏远海岛哨所、深山雷达站等传统电网难以触达的区域。

② 灾害救援： 地震、洪灾导致地面电力瘫痪时，通过移动式地面接收站快速恢复供电。

③ 远洋船舶/航空器： 为在大洋航行的舰船或长航时无人机进行远程无线输能。

2）地面电网调峰与基荷（Utility Grid）：

① 全天候供电： 太空光伏不受昼夜和天气影响（除了极短的地球阴影期），可提供类似核电的“基荷电源”（Baseload），替代火电。

② 解决间歇性： 平抑地面风电、光伏的波动性。

① 迈为股份：异质结HJT 电池设备龙头，公司在原有异质结工艺的PECVD、丝网印刷等设备基础上，新增喷墨打印设、真空干燥机、蒸镀机等钙钛矿叠层技术电池设备，前瞻卡位钙钛矿赛道，成功取得公司在叠层电池领域的首个商业化整线订单。

② 捷佳伟创：光伏电池片设备龙头，全球唯一一家具备TOPCon、HJT、钙钛矿及叠层电池等全技术路线整线设备供应能力的企业，能够满足不同技术路线的光伏电池生产需求。

③ 京山轻机：是全球钙钛矿设备领域的核心供应商，自主研发的钙钛矿电池整线设备（如PVD/蒸镀机）技术全球领先，量产效率高达28%；子公司晟成光伏是全球光伏组件自动化生产线设备的领军企业，市场占有率近40%。

④ 海目星：光伏激光设备领域具有较强竞争力，首创TOPCon激光硼掺杂技术，成为光伏激光设备双寡头之一。其TOPCon激光掺杂设备市场份额达40%，并推出行业首创的TOPCon背面激光减薄设备。

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引用参考图片和文献：中国证券报、creativecommons、聚酰亚胺在线、光伏头条，各公司官网等公开资料。不代表本人立场，不构成投资建议。

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