
通信和算力卫星带动太空光伏需求增长
低轨卫星已成为主流发展方向
卫星分布在LEO(低地球轨道)、MEO(中地球轨道)、GEO(地球静止轨道)等轨道,低轨卫星以其成本低、研制周期短等特点,已经成为产业发展的热门 趋势,近年来低轨卫星的发射量占绝对主导地位。
海外星链的卫星网络商业模式已走通
全球对轨道和频谱资源竞争日益激烈。海外星座计划以Starlink为代表,在2020-2024年的5年间内将7000余颗卫星送上太空组网,并进一步开启天地存量终 端直连建设。根据第三方机构预测,Starlink收入呈快速增长趋势,2025年服务客户数量超过900万,覆盖的国家或市场超过155个。
中国申报的卫星星座规模超20万颗
我国主导的星座计划主要有GW星座、千帆G60星座等,分别由中国卫星网络集团有限公司、上海垣信卫星科技有限公司负责实施。2025年底,我国又向国际 电信联盟(ITU)申报了多个卫星星座计划,申报总规模超20万颗,其中19.3万颗卫星资源的申请来自无线电创新院,无电线创新院由国家无线电监测中心、 河北雄安新区管理委员会、河北省工业和信息化厅、中国卫星网络集团有限公司、南京航空航天大学、北京交通大学、中国电子科技集团有限公司7家单位联 合共建,这表明保轨占频工作已经上升至国家层面。
2030-2035年全球迎来低轨卫星发射高峰
ITU频轨协调规则规定,申请频率和轨位后,7年内必须发射第一颗星,9年内发射总数达到10%,12年内发射总数达到50%,14年内整个星座必须要发射完成。 据此测算,2030-2035年期间,全球将迎来低轨卫星发射的高峰,仅星链、星网、千帆三个星座的年发射量就会突破1.8万颗。
国内外均积极规划太空算力中心
随着AI数据中心大量部署,其用电量保持快速增长,为传统电力系统带来了巨大冲击。与地面数据中心相比,太空数据中心具有多项根本性优势。一是利用低 成本太阳能,可大幅节省运营成本;二是能借助太空中的被动辐射冷却技术,直接实现低温冷却,降低冷却成本;三是依托模块化快速部署模式,太空数据中 心几乎可无限扩展,不受地球上物理条件或审批限制的制约。
海外方面,马斯克目标在4-5年将通过星舰完成每年100GW的数据中心部署,英伟达首次将H100 GPU送入太空,谷歌和亚马逊也提出了相关规划;国内方面, 三体计算星座已有12颗计算卫星在轨运行超过半年,北京拟在700-800公里晨昏轨道建设运营超过千兆瓦功率的数据中心。
晨昏轨道可容纳的太空算力规模接近4500GW
美国初创公司Starcloud提出的方案是由4 km*4 km的太阳能板为5GW数据中心供电,若太空数据中心分布在离地700-800 km的晨昏轨道(持续接收太阳辐 射),按照星间最小安全距离50 km的规则,该轨道可容纳的太空数据中心规模达到4475GW,足以支撑马斯克每年100GW的部署目标。
星舰运载能力可以支撑100GW太空算力部署
从运力角度看,马斯克表示每年生产1万艘星舰,发射频率超过每小时一次,其中星舰V4运载能力超过200吨/艘,对应年运载能力超过175万吨。若100GW数 据中心需要100万吨卫星(单个功率100kW),因此星舰的运载能力可以满足该要求。
晶硅渗透率提升,钙钛矿是终极技术路线
砷化镓是太空光伏主流技术路线
基于砷化镓的多结电池是当前主流技术。以使用最广泛的三结砷化镓电池为例,其在轨效率已经超过 30%(AM0),该类电池通过外延剥离手段生产的反向 生长四结砷化镓太阳电池效率达到了35%(AM0),是目前性能最佳的太空光伏技术。砷化镓多结电池缺点是刚性强、厚度大(约80-200 μm)、重量大 (例如铟镓磷/砷化镓/锗三结太阳能电池的比功率约为0.4-0.8 W/g,尽管通过金属接触的合理设计,铟镓磷/砷化镓/铟镓砷太阳能电池的比功率可提升至3.8 W/g),但材料稀缺和生产工艺复杂导致制造成本高昂。
太空光伏发电面临辐射、真空、高低温等挑战
光伏电池技术要匹配太空复杂环境。光伏发电面临辐射频繁、工作温差大且温度变化频繁导致光伏电池片发电机制失效、发电效率衰减较快等情况。 辐射损伤:太空环境存在多种类型、能量范围广的带电粒子,如电子、质子和重质子。入射粒子可能通过撞击导致晶硅有序的晶格排步产生位移,从而产生晶格 点缺陷(空穴-空穴、空穴-杂质对、间隙原子-杂质对等)。晶格缺陷产生高活性复合/俘获中心降低电池输出功率。->例如电池结构需改变以降低衰减。 真空环境:容易导致金属浆料、焊带粘合剂等挥发影响金属互联效应,且紫外线辐射可能导致电池的封装玻璃变暗,使得光透射率降低。->例如辅材配方需变化。 工作温差:存在较大范围温度变化(从+150℃到-180℃),尤其是低轨道航天器快速运行特性(约90-120分钟绕行地球一圈),使得温度循环更加频繁和剧烈, 组件+发电系统某些部件如电线和绝缘体将出现开裂。 ->例如粘接固化等工艺需要改变。
降本需求迫切,砷化镓→晶硅→钙钛矿叠层
钙钛矿有望成为终极技术路线。过去十余年间,钙钛矿太阳能电池的转换效率快速提升,最新效率记录已经突破了27%。钙钛矿太阳能电池可通过低成本的溶 液加工技术制备,使其比其他光伏技术更便宜,并且可以在柔性衬底上生长。多项测试研究了γ射线、电子和质子对钙钛矿太阳能电池性能的影响,这些研究 结果表明钙钛矿太阳能电池能够承受极端辐射水平,使金属卤化物钙钛矿成为空间器件的有前景的材料。
辅材迎来新变化,设备空间进一步打开
卫星电源:太阳翼、储能、控制三部分组成
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(报告来源:长江证券。本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)



