太空光伏技术与市场前景展望
投资建议
- 建议关注光伏板块重点设备企业,以及在宇航电源有光伏产品布局的企业,以及光伏头部辅材企业。
太空光伏市场前景分析
- 太空光伏原指将光伏发电系统部署于太空环境,如卫星、空间站等航天器等所使用的光伏技术,其核心应用是为航天器自身供电,未来亦可拓展其他用途。
- 随着商业航天与太空算力的发展,2025年以来产业界对太空光伏的关注度激增。低轨星座卫星进入“千颗-万颗”级别,卫星的能源系统成为“交付瓶颈”。另一方面,以Space X为代表的商业航天企业不断降低发射成本,使得在太空布局算力成为可能,中远期太空光伏需求进一步打开。
- 太空光伏概念已扩展至在太空部署大型光伏阵列,通过微波或激光形式将捕获的太阳能传输至地面接收站,转化为电能后接入电网。
- 目前太空光伏电池的主流技术路线仍以砷化镓系多结电池为核心,成本和资源限制了大规模应用。晶硅异质结(HJT)具有未来可规模化的工程成熟度,连同钙钛矿(含硅基叠层方案)路线具备面向太空的轻量化潜力。
- 钙钛矿太空光伏组件即将进入在轨验证阶段,远期渗透率将不断提高。
太空光伏应用场景与技术路线
- 太空光伏的应用场景可归纳为五大类:航天器平台供电、在轨大型平台基础设施、深空探索与太阳电推进、月面/行星表面电力系统、新型空间能源基础设施。
- 分场景看,卫星主电源、在轨大型平台、深空任务的光伏应用已成熟并实现规模应用,以航天级砷化镓多结电池为主。但随着卫星批量化发射需求爆发以及月面基地/空间电站场景需求下,砷化镓多结电池成本高、原料供应有限难以大规模应用。
- 钙钛矿和晶硅HJT凭借其薄膜柔性与叠层增效潜力,最有可能从中长期脱颖而出。
- 太空光伏技术路线主要分为三种:现役高价值在轨应用以砷化镓多结为主;晶硅在成本与成熟供应链上具优势、更多用于成本敏感或短寿命任务;钙钛矿(及钙钛矿-晶硅叠层)具备轻量化与效率上限潜力,是远期重要候选。
太空光伏行业梳理
- 太空光伏电池各技术路线分析:目前太空光伏电池的主流技术路线仍以砷化镓系多结电池为核心,成本限制其更大规模应用。晶硅HJT与钙钛矿路线分别对应可规模化的工程成熟度与面向太空的轻量化潜力。
- 各国在太空光伏的研发进展:目前各国均以砷化镓多结电池为主流路线,中国天问二号和美国iROSA的柔性太阳翼已在空间站等平台实现工程化落地。在新材料的研发上,各国都开展了钙钛矿材料的在轨验证。
- 全球太空光伏电站发展进程:全球正由论证评估迈向关键链路验证。美国在轨演示领先并向对地传能推进,日本聚焦波束控制与低轨传能验证,欧洲以SOLARIS推进系统性评估与规划;中国则在全链路地面验证与示范体系建设上持续加速。
钙钛矿技术深度介绍
- 钙钛矿电池以钙钛矿材料为核心吸光层,其结构分为透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层及金属电极。
- 钙钛矿电池的优势:效率突破晶硅天花板、透光性、柔性、弱光效应及低温度系数。
- 钙钛矿/晶硅叠层电池理论极限达43%,采用垂直堆叠架构,由三层功能单元构成,顶层为钙钛矿电池,中间连接层实现电学串联或光学耦合,底层为晶硅电池。
- 4-T与2-T结构各有优劣,并行发展:4-T结构钙钛矿/晶硅叠层电池由钙钛矿技术领先的公司主导,主要优势是钙钛矿电池与晶硅电池相对独立,目前量产技术更为成熟,且电池柔性更好;2-T结构钙钛矿/晶硅叠层电池由晶硅电池公司主导,优势是兼容目前的晶硅电池产线,兼容电站,另外仅采用一个透明电极成本较低。
太空光伏电池市场展望
- 砷化镓:我们估算2025年发射入轨卫星对应的砷化镓电池产值超过80亿元,预计未来20年砷化镓市场规模将从约13MW增长到接近200MW,行业产值在未来逐步从100亿发展到产业中期的300亿元,以及成熟期的接近千亿规模。
- 晶硅+钙钛矿叠层:我们预测HJT和钙钛矿基于太空算力和太空电站的容量需求,在产业中期可能从1GW增长到最乐观情景的每年39GW,市场产值从产业早期的161亿元可发展到成熟期的5000亿元以上。
太空光伏电池市场格局发展推演
- 市场需求放量中美欧诞生行业龙头,技术成熟股权合作加强,航天器企业与光伏设备企业联合研发。
- 对于未来的电池市场格局,我们倾向于预期多数参与者可能来自航天体系和电池设备制造商体系;而非延续地面光伏电池行业的传统格局。同时核心辅材的生产制造和关键工艺可能被太空光伏电池企业一体化发展。
钧达股份商业航天布局全景
- 钧达股份通过股权投资+成立合资公司的途径实现对商业航天产业链的多点切入,包括参股上海星翼芯能、与上海星翼芯能共同出资设立均达航天、控股卫星整星研发与制造企业巡天千河。
风险提示
- 航天科技与市场发展不及预期;太空光伏技术研发进展不及预期。