天风电新太空能源砷化镓专家交流20260203

1、、 太阳翼电池产品结构与定价太阳翼电池产品结构与定价 • 产品结构拆解：产品结构拆解：太阳翼电池的产品结构及集成流程可拆解为核心部件与封装逻辑两部分：核心部件方面，一是电池芯片，主流采用三五族砷化镓材料三五族砷化镓材料，同时也有硅材料类型；二是防护玻璃，需通过专用硅胶贴合在电池片表面，具备太空抗电子太空抗电子/质子辐照质子辐照、抗紫外反射抗紫外反射、原子氧防护原子氧防护三大关键性能，其中抗紫外反射可避免紫外线破坏硅胶透过率、造成电池性能衰减，原子氧防护用于应对太空紫外线照射下氧气分解形成的强氧化性氧原子；三是互联片，负责按电路设计要求实现电池片的串并联排布；四是旁路二极管，与砷化镓电池侧边并联，当单颗电池被遮挡或故障时可导通电流，避免整串电池停止工作；五是基板，采用蜂窝状铝材质蜂窝状铝材质，兼顾高强度与轻质化，满足卫星发射的重量控制需求。封装逻辑上，电池片先经玻璃贴合等工序完成基础封装，再通过互联片、旁路二极管实现电路功能，最终集成贴装至太阳翼基板。 2、、 砷化镓电池尺寸升级趋势砷化镓电池尺寸升级趋势 寸片优劣势与发展方向：寸片优劣势与发展方向：目前6寸砷化镓电池片技术本身已成熟，市场向其转型主要从成本维度考量。 天风电新天风电新|太空能源太空能源-砷化镓专家交流（砷化镓专家交流（2）） 参会者：天风研究员参会者：天风研究员+行业专家行业专家 1、、 太阳翼电池产品结构与定价太阳翼电池产品结构与定价 • 产品结构拆解：产品结构拆解：太阳翼电池的产品结构及集成流程可拆解为核心部件与封装逻辑两部分：核心部件方面，一是电池芯片，主流采用三五族砷化镓材料三五族砷化镓材料，同时也有硅材料类型；二是防护玻璃，需通过专用硅胶贴合在电池片表面，具备太空抗电子太空抗电子/质子辐照质子辐照、抗紫外反射抗紫外反射、原子氧防护原子氧防护三大关键性能，其中抗紫外反射可避免紫外线破坏硅胶透过率、造成电池性能衰减，原子氧防护用于应对太空紫外线照射下氧气分解形成的强氧化性氧原子；三是互联片，负责按电路设计要求实现电池片的串并联排布；四是旁路二极管，与砷化镓电池侧边并联，当单颗电池被遮挡或故障时可导通电流，避免整串电池停止工作；五是基板，采用蜂窝状铝材质蜂窝状铝材质，兼顾高强度与轻质化，满足卫星发射的重量控制需求。封装逻辑上，电池片先经玻璃贴合等工序完成基础封装，再通过互联片、旁路二极管实现电路功能，最终集成贴装至太阳翼基板。 2、、 砷化镓电池尺寸升级趋势砷化镓电池尺寸升级趋势 • 6寸片优劣势与发展方向：寸片优劣势与发展方向：目前6寸砷化镓电池片技术本身已成熟，市场向其转型主要从成本维度考量。6寸片的核心优势在于单片面积更大单片面积更大，可减少互联、贴玻璃等封装工序数量，降低后端封装相关成本投入。但6寸片存在明显劣势：芯片制程中尺寸越大所需厚度越大，若厚度不足芯片易破损，直接影响良品率良品率；且6寸片通常比4寸寸片更厚，会增加芯片整体重量，给卫星发射环节带来额外负担。尽管当前有厚度与良品率的制约，但随着技术进步，6寸片仍是行业长期发展方向，厚度导致的良品率等核心问题也有望通过技术迭代逐步解决。 3、、 衬底技术路线对比与成本衬底技术路线对比与成本 • 锗衬底刚性电池特性：锗衬底刚性电池特性：锗衬底刚性电池是发展较为传统的三结结构电池产品，结构逻辑为在锗衬底上生长两节 电池，锗衬底本身即作为一节电池构成部分。该类电池的核心痛点在于锗衬底价格昂贵，成本占比极高：单以外延片成本来看，锗衬底成本占外延片的2/3，单价为200+元元。受下游价格承压影响，该类产品毛利微薄，成本在整体售价中占比极大，是制约其成本控制的核心因素。 砷化镓衬底柔性电池特性：砷化镓衬底柔性电池特性：砷化镓衬底柔性电池为多节太阳能电池，其结构与锗衬底刚性电池存在本质差异：砷化镓衬底仅作为外延及生产过程中的临时支撑载体，最终会被去除，并不作为电池功能层，电池的三结均通过外延生长而成。与锗衬底刚性电池相比，该类电池具备多方面优势：a.成本端，砷化镓衬底单价仅几十元几十元，仅为锗衬底的1/3左右；b.性能端，重量仅为刚性电池的1/3，发电效率达32.5-33%，较锗衬底刚性电池的30.5-31%更高；c.应用端，轻薄可卷曲的特性适配卫星及高空无人机场景，卫星应用中可将太阳翼做成卷轴状优化空间设计，无人机场景可贴合曲面机体。虽然柔性电池外延生长厚度更厚、芯片制程更复杂，导致整体成本下降幅度有限，封装后单价略低于刚性电池，但下游客户在满足相同功率需求时，可通过缩小太阳翼面积进一步降低重量，综合采购成本反而更低。 4、、 柔性砷化镓产业趋势与壁垒柔性砷化镓产业趋势与壁垒 • 产业成熟度与应用场景：产业成熟度与应用场景：当前柔性砷化镓电池的应用场景成熟度存在显著差异：太空领域应用仍处于批量验太空领域应用仍处于批量验证阶段，尚未大规模铺开证阶段，尚未大规模铺开；地面无人机领域已实现广泛应用地面无人机领域已实现广泛应用。相较于传统锂电池，砷化镓电池片更适配高空长续航无人机的需求——锂电池容量有限、自身重量大，若仅依靠地面供电，无人机续航时间较短，通常以小时计，难以支撑长续航飞行需求，因此砷化镓电池片成为这类无人机的理想选择。 核心技术壁垒分析：核心技术壁垒分析：太阳翼能源系统涵盖衬底、外延片、芯片、电源控制器等多个环节，核心技术壁垒集中在电池片芯片制程电池片芯片制程环节。由于产品具备柔性特质，芯片制程存在诸多操作不便，需通过工艺制程的创新设计及配套设备的适配，实现低成本自动化生产与高良率。随着国内低轨通信卫星需求的增长，产业链将迎来海量需求，低低成本自动化的规模量产能力成本自动化的规模量产能力成为产业链适配大规模需求的核心要求。 5、、 MOCVD设备产能与扩产设备产能与扩产 • 设备产能与切换可行性：设备产能与切换可行性：针对市场认为MOCVD半导体设备将成为扩产核心瓶颈的观点，相关讨论指出当前国内MOCVD设备产能充足，头部企业三安光电三安光电拥有100多台多台可生长砷化镓材料的MOCVD设备，产能足以支撑生产需求。当前LED行业竞争激烈，各环节价格急剧下滑，传统LED厂商有较强动力将原有LED产能切换至砷化镓电池生产领域。同时，原有用于LED生产的MOCVD设备无需改造或满足特殊适配要求，即可直接转用于砷化镓电池生产，无需额外购置新设备。综合来看，MOCVD设备不会成为行业后续扩产的限制性瓶颈，扩产推进具备充足的设备产能支撑，不存在设备层面的卡脖子问题。 6、、 国内外技术路线与迭代国内外技术路线与迭代 • 国内外路线差异原因：国内外路线差异原因：当前海外与国内在太空能源领域的太阳翼电池技术路线存在明显差异。以SpaceX的星链为例，其采用硅碳电池硅碳电池作为太阳翼电池，核心驱动因素在于其具备大推力火箭大推力火箭、一箭多星一箭多星发射能力及成熟的火箭回收技术火箭回收技术，这些优势极大降低了发射成本，因此无需在意硅碳电池的重量劣势，即便三五年更换一批卫星也具备经济可行性。而国内目前发射成本难以达到星链的极致水平，火箭运力也相对有限，因此现阶段仍以砷化镓砷化镓电池电池为主要技术路径，依托其轻薄、长寿命的特性，通过减少发射次数来弥补运力与成本上的不足，适配国内当前的航天发射条件。 • 砷化镓技术迭代方向：砷化镓技术迭代方向：国内砷化镓电池的技术迭代当前核心方向为从刚性转柔性刚性转柔性，另有多维度优化空间。a.效率提升：除现有三节电池技术，四节、五节电池路线已在探索中，此类多节电池效率更高且可实现柔性化，目前实验室中的5节柔性砷化镓电池效率可达35%；b.成本控制：砷化镓电池降本空间显著，一方面可通过制程简 化、结构优化实现降本，例如商安在芯片制程上通过创新简化制程、优化结构以降低成本；另一方面，当前砷化镓电池仅应用于空间、高空卫星领域，地面应用几乎空白，市场规模远低于硅碳电池，未来随着规模效应显现，成本有望进一步下降。 7、、 海外市场与国内放量预期海外市场与国内放量预期 • 欧洲太空市场需求趋势：欧洲太空市场需求趋势：国内有厂商将砷化镓电池出口至欧洲市场，该类电池在欧洲的应用方向暂不明确。欧洲太空领域对砷化镓电池的需求受关注，相关需求方预计2026年年Q3该领域需求将大幅增长。需求主要来自英英国、意大利、德国国、意大利、德国等国家，已有国内厂商向欧洲相关客户出货，其中英国存在客户拿货情况，但具体客户名称暂不明确，仅了解部分出货状况。 • 国内市场放量节奏：国内市场放量节奏：2026年年国内低轨通信卫星仍处于技术路线预研阶段，尚未部署入太空，因此砷化镓电池需求相比2025年增长有限。预计2027年年随着国内低轨通信卫星开始部署，相关需求将迎来爆发式增长。 8、、 衬底降本与衬底降本与SpaceX技术考量技术考量 • 衬底玻璃重复利用降本：衬底玻璃重复利用降本：衬底玻璃可通过重复使用实现降本，但实际降本幅度有限。一方面，目前衬底本身价格已较低；另一方面，衬底玻璃重复利用需经过抛光、严格清洗等二次处理工序，需扣除这部分成本。相比刚性电池，采用衬底玻璃方案的电池成本有下降，但芯片售价的降幅难以达到60%-70%。 • SpaceX轨道升级技术需求：轨道升级技术需求：SpaceX的V3版本涉及1000公里公里、2000公里公里的更高轨道部署，目前600千米千米以上轨道基本没有采用硅路线的案例。低轨卫星因轨道空气密度较高，需携带燃料维持轨道，寿命最多为5年年，适配晶硅电池；更高轨道空气阻力大幅减小，卫星无需携带大量燃料，寿命可更长，砷化镓电池的抗辐照、长寿命优势更突出。目前SpaceX已开始评估砷化镓电池，从技术角度考量，或与更高轨道的部署需求及卫星性能需求相关。 9、、 砷化镓产业细节与应用潜力砷化镓产业细节与应用潜力 • 成本与良率深入讨论：成本与良率深入讨论：砷化镓衬底当前在芯片成本中占比已较低，此前锗衬底占成本2/3，换成砷化镓后该部分成本降至原来的1/3甚至1/4，后续衬底虽可重复利用，但因剥离后需经抛光、清洗才能再次使用，降本幅度达不到60%。良率方面，刚性电池良率约90%，柔性电池约85%，不同厂商技术路线相近，良率差异不大，核心在于产线控制能力。 • 聚光砷化镓技术分析：聚光砷化镓技术分析：聚光砷化镓是通过透镜或反射镜聚焦太阳光的技术，早年曾在地面应用，但受晶硅电池成本大幅下降影响，其地面应用因缺乏成本优势未实现规模化。太空应用则是较好方向，因太空空气稀薄、散射少，太阳光聚焦后利用率更高，但该技术的核心挑战在于卫星需实现追日追踪，这是当前较大的技术课题。 国内产能与技术分布：国内产能与技术分布：国内砷化镓电池主要产能集中在18所所、86所所，这些机构存在产能瓶颈时，会委托人造人造、凯讯凯讯等代工外延片；中山德华中山德华等企业产能不足时也会找三安三安代工，此外还有租机台的合作模式。技术路线上主要有两种：衬底直接去除方式制程成熟，但衬底仅能回收再加工；玻璃衬底方式衬底可直接重复利用，但产能较慢，良率控制难度相对较高，各厂商基本均掌握相关技术。 • 柔性电池应用与太空算力：柔性电池应用与太空算力：柔性砷化镓电池的翘曲问题主要源于两方面，一是柔性基底本身存在翘曲，二是砷化镓外延层与衬底晶格失配，转移到柔性基底后应力释放导致翘曲。当前柔性产品主要应用于军用无人机，北 美、欧洲市场目前仍以刚性产品为主。未来太空算力卫星功率需求大，柔性砷化镓电池可任意卷曲、重量大幅降低的特性适配性强，将是重要的应用方向。 Q&A Q：太阳翼电池的产品结构及成本构成如何？：太阳翼电池的产品结构及成本构成如何？ A：太阳翼电池的产品结构主要包含电池芯片、封装部件、互联片、旁路二极管及基板：核心为电池芯片，材料涵盖硅及主流的三五族砷化镓；封装时通过专用硅胶将电池片贴于具备抗太空辐照、抗紫外、防原子氧性能的玻璃以保护电池；通过互联片按电路设计实现电池片串并联；在电池侧边并联旁路二极管，避免单颗电