钙钛矿——下一代太空光伏的重要选择

钙钛矿——下一代太空光伏的重要选择 分析师：贺朝晖S0910525030003周涛S09105230500012026年3月14日 本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 核心观点 u商业航天产业趋势已来，关注太空光伏新技术方向。商业航天从技术验证迈入规模化应用，低轨卫星与太空算力中心建设推动太空光伏成为主力赛道。作为航天器核心能源供应方案，太空光伏凭借持续光照、高能量密度等优势，成为商业航天不可或缺的配套领域，而技术路线迭代与成本优化是行业突围的关键。 u砷化镓主导，HJT为过渡，钙钛矿是下一代核心选择。当前太空光伏市场由砷化镓电池主导，但高成本、刚性结构等短板难以满足批量化与低成本需求；P型HJT电池通过薄片化与铜代银技术，实现成本降低60%以上，成为中期过渡方案；钙钛矿电池的固有特性与商业航天高度契合，凭借1/10成本、50%减重及柔性优势，有望成为下一代太空光伏核心选择。 u钙钛矿商业化进程加速，市场空间广阔。目前我国已形成完整创新链条，正加速迈向GW级量产和商业化应用；NASA、ESA及国内企业的在轨验证验证了太空环境适配性；高通量研发进一步缩短技术迭代周期。据高盛预测，未来五年全球将发射超7万颗低轨卫星，为太空光伏打开巨大需求空间。 u投资建议：建议跟踪新技术落地与场景绑定的标的，关注协鑫科技、钧达股份、东方日升、航天宏图、拓日新能，以及叠层整线设备龙头迈为股份、捷佳伟创、京山轻机，关键材料供应商隆华科技等。 u风险提示：技术研发不及预期；行业竞争加剧；产业化进度放缓。 目录 商业航天产业趋势已来，关注太空光伏新技术方向 太空光伏技术路径选择：晶硅、砷化镓、P型HJT电池、钙钛矿 钙钛矿：下一代太空光伏材料候选者 钙钛矿在太空光伏领域验证情况 投资建议 风险提示 1.1前瞻布局+市场需求拓展航天新业态 u低轨轨道与频谱作为不可再生的稀缺战略资源，已成为全球航天竞争的焦点。据《VLEO星座构型与低轨空间可容纳卫星数量分析》研究，高度300-2000 km组成的低地球轨道空间可容纳17.5万颗卫星，而目前全球各国向ITU申报的卫星总量已远超这一上限。 u商业航天发展进入快车道。商业航天作为以市场为主导、具备商业盈利模式的航天活动，涵盖卫星制造、火箭发射、卫星应用及太空旅游等多个领域。2025年，中国航天全年发射次数达到92次，创历史新高。其中，商业航天全年完成发射50次，占比我国全年宇航发射总数约54%。全年入轨商业卫星311颗，占比我国全年入轨卫星总数84%。 1.1前瞻布局+市场需求拓展航天新业态 u商业航天的发展依赖于“硬件”与“软件”协同支撑。“硬件”包括卫星、运载火箭、发射测控、地面终端；“软件”包括频轨资源、经营许可、应用服务、组织协调。近年来，各领域均取得积极进展：低轨星座组网累计发射超200颗卫星；多型可重复使用火箭研制稳步推进；地面终端向小型化、低成本持续演进。与此同时，频轨资源保障能力提升，应用场景加快向民生延伸，全流程管理日益顺畅。 u作为商业航天的重要配套，太空光伏技术优势凸显。太空太阳能发电通过卫星在太空聚集太阳能，以微波或激光形式传输至地面。地球同步轨道可实现99%时间持续光照，发电效率较地表提升2-3倍。目前已在卫星供电中得到广泛应用。 1.2商业航天获得政策和资本响应 u政策方面，已有20多个省区市出台40多项涉及商业航天发展的产业政策。京津冀、长三角、珠三角三大商业航天产业集聚区初步形成。位于北京亦庄的火箭大街，集聚180余家企业，其中商业火箭企业集聚度占全国75%。 u融资方面，2025年行业融资总额达186亿元，同比增长32%。2025年12月，国内首支商业航天社会化专项基金“领创商业航天联盟科创基金”成立，定位“耐心资本”。蓝箭航天等至少5家主营运载火箭的商业航天公司已进入上市进程。 1.3太空光伏：航天器的重要能源供应 u商业航天对于太空光伏需求的驱动，体现在以下几个方面： u（1）规模驱动：ITU“先占先得”的规则和严格的部署时限，将这场“圈地运动”迅速转化为实实在在的产业压力。未来十年，卫星制造与发射必须实现工业化量产，而为每一颗卫星配备的“太阳翼”（太空光伏阵列）也随之成为确定性的、海量的基础需求。 u（2）经济驱动：当前太空光伏面临“运力焦虑”，即使造出了好电池，高昂的发射成本也会扼杀其商业价值。因此，商业航天自身在发射环节的降本竞赛，是打开太空光伏市场空间的最关键钥匙。 u（3）技术驱动：地面光伏的“内卷”技术（如HJT薄片化）意外契合太空对“轻量化”与“抗辐射”的需求，成为理想过渡方案。而钙钛矿凭借理论效率高、重量极轻、可柔性制备等颠覆性优势，被普遍视为未来主流。技术路线竞争的实质，是在可靠性、功率质量比与成本之间寻求最优商业解。 u（4）应用驱动：太空数据中心（AI算力）等新场景构想，将从百千瓦级需求跃升至百吉瓦级，为太空光伏打开数量级增长的想象空间。 1.3太空光伏：航天器的重要能源供应 u光伏是太阳系航天器最可靠、经济且可持续的电力来源，自1958年Vanguard1卫星首次使用以来，“光伏+储能”已成为航天电力系统的标配。 u（1）能源供给稳定：近地轨道卫星日照时间占比60%-70%、年利用小时数5000-6000小时（为地面2倍），同步轨道年利用小时数超8000小时。地面光伏会受到以下因素影响：昼夜变化、云层遮挡、季节变化。而轨道上的太阳能电站可以实现接近24小时持续发电。 u（2）成本与续航优势：太空光伏耐辐射性突出，在轨运行十五年后，国际空间站电池板效率仍保持88%。 u（3）更高的太阳辐照强度：在大气层外，太阳辐射强度约为1361 W/m²，相比地面光伏系统，太空光伏可获得约30%–40%更高的有效辐照能量。 u（4）全球能源覆盖能力:太空光伏电站通过微波或激光无线输电，可以把电力输送到：沙漠地区、海洋、极地、偏远地区。甚至可以为：月球基地、深空探测任务、提供能源支持。因此，很多科学家将太空光伏称为：“终极可再生能源解决方案”。 u一个完整的太空太阳能电站通常由四个关键系统组成： u太阳能发电系统 u电力管理系统 u无线输电系统 u地面接收系统 资料来源：美能光伏，光伏产业网官微，科技指南，华金证券研究所 1.3太空光伏：航天器的重要能源供应 u2025年以来，太空算力与太空光伏领域迎来多项里程碑式进展。2025年5月，中国将全球首个太空计算星座送入轨道；12月，SpaceX把英伟达H100 GPU送入太空。马斯克披露计划：每年向轨道送入100吉瓦太阳能驱动的AI卫星。北京同步提出在700—800公里晨昏轨道建设超千兆瓦功率的太空数据中心，明确2025—2035年“三步走”战略，将概念升级为长期规划。贝佐斯预测未来10—20年将建成千兆瓦级太空数据中心。 u马斯克宣布大规模光伏建设计划，支撑地面与太空算力需求。2026年1月22日达沃斯论坛上，马斯克宣布特斯拉与SpaceX计划未来3年在美国建设总计200GW光伏产能（各100GW），分别用于地面数据中心与太空AI卫星供能。 u“星算·智联”太空算力研讨会成功召开。1月26日举行的2026“星算.智联”太空算力研讨会上，中国信通院联合产业界发布“算力星网”太空算力合作推进倡议，并发布《太空算力发展前瞻研究报告（2026年）》。 资料来源：光伏产业网官微，Wind万得，科学网，智研咨询，财联社，XNW财经动态，新华网，华金证券研究所 目录 商业航天产业趋势已来，关注太空光伏新技术方向 太空光伏技术路径选择：晶硅、砷化镓、P型HJT电池、钙钛矿 钙钛矿：下一代太空光伏材料候选者 钙钛矿在太空光伏领域验证情况 投资建议 风险提示 2.1太空光伏主流技术选择演变 u太空光伏的历史可追溯至半个多世纪前，其发展始终与航天事业的进步深度绑定。1958年，美国“先锋一号”卫星首次搭载太阳电池阵进入太空，开启了光伏技术在太空领域的应用序幕。20世纪80年代，中国东方红四号卫星采用典型的刚性太阳能电池阵列，完成了国内太空光伏的早期实践。在技术路线的早期探索中，1965年前苏联Venera 3卫星首次使用砷化镓电池，1995年第一颗商业通信卫星MEASAT将单结砷化镓作为主要供电单元，奠定了砷化镓电池在太空领域的早期主导地位。经过数十年积淀，太空光伏已形成砷化镓、晶硅电池和钙钛矿三大技术路线并行竞争的格局，为后续的商业化爆发奠定了技术基础。 2.2短期选择：砷化镓 u砷化镓电池市场高度集中于航空航天领域，未来规模稳步增长。其应用高度集中于航空航天，占比超90%。2024年全球市场规模达4.25亿美元，据QYR（恒州博智）统计，预计2031年增至5.9亿美元，CAGR4.3%。中国市场2022年规模约50亿元，2025年有望突破120亿元。 u结构上三结电池占据主导地位，转换效率持续突破。按连接类型划分，砷化镓电池分为单结、双结、三结和四结类型，其中三结太阳能电池占据90%以上市场份额。在转换效率方面，美国国家可再生能源实验室研发的六结叠层电池在聚光条件下已实现47.1%的转换效率。 u技术进步推动成本下降，有望拓展新应用场景。随着技术迭代，制造成本正逐步降低。例如，美国国家可再生能源实验室的动态氢化物气相磊晶法，有望将三五族太阳能电池成本拉低至每瓦0.2—0.8美元区间。未来，砷化镓电池有望凭借性能优势与成本优化，向更多新兴领域拓展。 砷化镓电池结构 u电池由三层GaAs组成： u上层：掺入少量“n型”杂质，多余电子，带负电 u下层：掺入“p型”杂质，缺电子，形成带正电的“空穴” u中间：极薄的“p-n结”，两者相遇时，电子与空穴互相扩散，留下一个内建电场，方向从p指向n，像一道“单向门” 2.2短期选择：砷化镓 u砷化镓电池仍是航天能源主流，但面临增长瓶颈。根据共研产业研究院，全球砷化镓太阳能电池市场规模从2018年的2.13亿美元增至2023年的4.07亿美元，年复合增长率13.8%。然而，成本居高不下，加之以军用为主导的技术路线难以满足商业航天的规模化需求，预计未来五年增速将明显放缓。寻找性能更优、成本更低的替代技术，已成为行业突围的关键。 u两大核心矛盾制约其商业应用。当前全球航天器太阳电池市场由砷化镓技术主导，但面临两大挑战：一是成本高昂，占卫星制造成本15%—20%，商业级电池组报价达200—300美元/瓦；二是应用局限，刚性基板限制轻量化与曲面设计，比功率仅300W/kg。 高光电转换效率： 宽光谱吸收能力： 低温度系数与高温稳定性：砷砷化镓电池的温度系数仅为-0.05%/℃，远低于硅电池的-0.3%~-0.5%/℃。这意味着高温 优异抗辐射性能：砷化镓电池对太空辐射的耐受性更强，在辐射环境中的性能衰减率比硅电池低5倍以上，能 2.3中期选择：P型HJT u(1)超高双面率，发电增益显著：HJT电池具备天然对称结构，双面率最高达95%，每瓦发电量较PERC电池高出3%-6%。在海南定安户外实证中，HJT组件发电量增益最高达10.2%。 u(2)低温系数，高温表现更稳定：HJT电池温度系数仅为-0.26%/°C，在高温环境下发电性能更稳定，比PERC电池发电量最多高出3.9%。 u(3)铜替代银，电极材料革命：HJT电池正积极推进银铜浆料、纯铜电极等技术的应用，逐步降低银含量。 u(4)低碳排放，绿色制造领先：据KPMG建模分析，HJT组件碳排放为284gCO₂eq/W，显著低于PERC的570gCO₂eq/W。若全行业采用HJT，每年可减少碳排放4.3亿吨。 2.3中期选择：P型HJT u电池薄片化技术在低轨卫星等对成本敏感、寿命较短的应用场景中应用广泛。P型电池抗辐射能力优于n型；相较PERC电池，P型超薄HJT更适配薄片化与柔性结构，可降低发射成本、提升空间利用率。 uP型超薄HJT技术持续突