太空光伏系列报告1：看好太阳翼柔性化方向，CPI膜或是关键材料方案

看好太阳翼柔性化方向，CPI膜或是关键材料方案 分析师：张志邦（S0010523120004）分析师：张欣（S0010526040002）2026年5月22日 华安证券研究所 摘要 •先占先得是星网领域的核心竞争项。太空低轨资源相对有限，地球近地轨道最多容纳约6万颗卫星，而国际电信联盟（ITU）对频率和轨道采用“先登先占”和“有效利用”原则，且要求许可2年内完成10%的卫星部署，5年内完成50%，7年内完成全部部署。SpaceX发射卫星已超1万颗，Amazon旗下星座开始布局，国内“GW星座”“千帆星座”进入常态化发射阶段。我们认为2026年是星网构建的重要窗口期。 •“系统成本”是重要底层逻辑，具体到卫星本体，需要更低重量，更小体积，更低故障率以及大批量制造能力。想要实现卫星尽快布局，成本是重要考量因素；而就卫星环节而言，参考星链，需要从卫星设计和制造、卫星结构设计（如扁平堆叠卫星）等多方面实现卫星环节降本。尤其是算力卫星被提上日程，卫星结构重构及降本将变得更加重要。 •对于太阳翼环节，柔性化是具备确定性的发展方向。太阳翼在卫星整星占据较大体积，传统刚性方案使用三结砷化镓电池，基于原料和工艺原因，整体成本较高；与此同时，基于太阳翼刚性结构，比功率相对较低，重量和体积问题限制火箭发射和卫星运营成本的进一步下降。而柔性方案能够实现300W/kg以上高比功率，体积缩小60%，且具备可靠性和灵活性，适应大规模工业化批量生产，是太阳翼确定性的发展方向。 nCPI膜是太阳翼柔性化下具备确定性的选择。 •目前太阳翼主流路线为刚性砷化镓，但也在向柔性砷化镓方案过渡；与此同时，晶硅路线基于低成本优势，有望成为未来主流路线选择；而远期来看，晶硅-钙钛矿叠层有望成为具备竞争力的方案。但无论以上哪种方案，往柔性化方向发展，都需要封装层材料做相应改变。 摘要 •CPI有望成为商业项目领域主流路线。目前有望成为柔性太阳翼正面封装材料的有UTG玻璃、CPI膜。其中，UTG玻璃基于长生命周期、天然抗原子氧、耐高能粒子辐照、耐高温等优势，有望成为深空探测类项目的重要选择，而CPI膜基于更低重量、更强柔性化、封装优势等，适配各类光伏电池技术路线，有望成为商业型项目主流选择。 •市场空间测算：给予我们的测算，在乐观/中性/悲观假设下，测算到2030年CPI膜年市场需求空间在77/46/23亿元。 nCPI膜有望实现国产替代，部分国内产品已成功开发且进入或有望进入在轨验证阶段，关注有望率先实现国产替代的公司。 •全球CPI市场长期由日韩企业主导，包括韩国Kolon PI（可隆）、日本住友化学、韩国SK薄膜业务等，凭借技术积累、供应链整合能力和下游客户资源，占据市场主要份额。但其产品主要应用于消费电子领域。 •从竞争要素角度，我们认为CPI膜作为航天级产品，主要需要在材料配方和工艺壁垒、在轨实测经验、量产能力、系统级方案提供能力等方面具备优势。 •从国产化进度来看，福斯特（提供从PI到CPI到有机硅成套产品）、钧达股份（控股卫星公司，有望推动在轨验证）、海优新材、沃格光电（已开始在轨验证）、瑞华泰（已开始在轨验证）、明冠新材等正在布局太空光伏用CPI膜产品。 风险提示：下游商业航天进展不及预期、公司产品开发不及预期，技术颠覆风险，竞争格局加剧风险。 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（一）“系统成本”是商业航天的重要底层逻辑 先占先得是卫星领域重要规则：太空低轨资源相对有限，与此同时，国际电信联盟（ITU）对频率和轨道采用“先登先占”和“有效利用”原则。 美国主导的低轨卫星发射数量已经明显领先：目前SpaceX已经发射卫星已经超过10000颗，2025年星链累计用户已经超过900万。除此之外，包括Amazon旗下Amazon Leo（原Project Kuiper）项目和TeraWave项目、Google等支持的ASTSpaceMoble都在加速布局卫星通讯星座。其中，AST SpaceMoble主要瞄准手机直连业务，与SpaceX存在差异化竞争，目前与SpaceX具备直接竞争关系的主要为Amazon。 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（一）“系统成本”是商业航天的重要底层逻辑 国内目前多线推进： •中国星网“GW星座”：包含两个子星座：GW-A59和GW-A2星座，规划形成覆盖全球的互联网卫星星座，并将在未来推出手机直连卫星通信模式。GW星座共计规划发射12992颗卫星，其中GW-A59子星座6080颗，分布在500km以下的极低轨道；GW-A2子星座6912颗，分布在1145km的近地轨道。 •上海垣信"千帆星座"：千帆星座规划一期部署648颗卫星，提供区域网络覆盖；二期部署1296颗卫星，提供全球网络覆盖；三期规划超过1.5万颗卫星。 •鸿擎科技（蓝箭航天旗）"Honghu-3星座"：规划部署合计1万颗卫星。 •目前，中国星网"GW星座"与上海垣信"千帆星座"都已进入常态化发射阶段。 资料来源：工信部、新浪财经、DQ NEWS、华安证券研究所 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（一）“系统成本”是商业航天的重要底层逻辑 地球近地轨道最多容纳约6万颗卫星，由上述星座项目的规划可以看到，仅美国SpaceX、Amazon和国内三大卫星互联网计划基本就可将近地轨道填满，由此凸显轨道资源占据的紧迫性。 与此同时，根据国际电信联盟（ITU）规定，申请到卫星频轨资源的公司需要在获得许可后2年内完成10%的卫星部署，5年内完成50%，7年内完成全部部署。 基于此我们认为，目前商业航天竞争态势下，尽早发射卫星进入太空占据位置是重点布局事项，也就是说，谁能更快完成星座部署，谁就能卡好资源位，就能具备先发优势。 而在此当中，系统成本能不能做到足够低，我们认为是其中的重要考量因素： 相比较而言，星链之所以能做到如此大批量发射，包括但不限于通过火箭一级回收复用技术，以及卫星低成本快速批量制造能力等。我们认为，以上可归类为从火箭发射到卫星运营的整体“系统成本”。 资料来源：Satellitetracker3d、华安证券研究所 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（二）具体到卫星本体，需要的是更低重量，更小体积，更低故障率以及大批量制造能力 基于商业航天和卫星互联网竞争态势的转变，我们认为，国内卫星制造产业有望出现与北美卫星制造产业类似的演化路径，即从传统的“科研模式”转变为“工业化量产“模式。 n以美国星链为例—— •星链目前部署卫星达万颗，首先是以可重复使用大推力运载火箭为基础。 •另一方面，对于卫星部分，设计思路主要包括：低成本快速研发、快速制造、快速迭代。“星链”卫星的设计思路由简及繁，在最简单的结构基础上增加功能，并通过优先考虑模块化设计，极大节约体积和成本，并且采用“规模化批量生产”的理念，在设计阶段就考虑制造问题，通过设计和制造协同，建立有效反馈机制，从而能够在短时间内完成大量卫星的设计、生产、测试和发射。 •从结构上看，星链卫星采用扁平化的堆叠排列结构：这种结构能够节省体积，提高火箭整流罩内的卫星容纳数量，通过这种合理的空间布局设计，一发火箭能够容纳几十甚至上百颗卫星。 资料来源：上海卫星公众号、华安证券研究所 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（二）具体到卫星本体，需要的是更低重量，更小体积，更低故障率以及大批量制造能力 •另外，星链卫星的更新周期为5-7年，远低于传统地球静止轨道通信卫星寿命（15-20年），因此需通过常态化补发来维持系统整体的连续可靠运转，由此对卫星零部件低成本供应能力和批量交付能力提出更高需求。 •尤其是，算力卫星被提上日程，相对于通讯卫星，算力卫星芯片功耗更高、结构更加复杂，涉及散热、通信系统等，预计上述矛盾点将更加突出。 •总体来看，我们认为，商业航天模式下，需强调卫星发射的单位功率成本，具体到卫星及其零部件而言，需要的是更低重量，更小体积，折叠收纳能力，以及大批量制造能力等。并且，伴随通讯卫星向算力卫星进化，上述要求越来越高。 资料来源：你好太空公众号、科创日报公众号、中关村科学城公众号、中国科学院软件研究所公众号、人民邮电报、券商中国、半月谈、之江实验室公众号、高端装备科技信息研究中心公众号、市值管理顾问公众号、华安证券研究所 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（三）具体到太阳翼环节，柔性化是具备确定性的选择 刚性方案的瓶颈在高成本和难以轻量化。 目前主流刚性方案主要是三结刚性砷化镓电池，但成本极高： •当前大部分太阳翼都采用转换效率相对高、抗辐照性能相对好的三结砷化镓电池。 •砷化镓电池原材料主要为锗、银、金等贵金属，一片8平方厘米的三结砷化镓电池约需1000元。举例而言，天和核心舱“双翼”面积在134平方米左右，那么估算整个太阳翼成本需耗费上亿元。 •成本高的原因主要来自材料和工艺： •砷化镓电池的核心材料是镓和砷，价格较高：这些材料大多“寄生”在铝土矿里，且提纯技术被美国、德国、日本等少数国家垄断，成本难降。 •砷化镓电池的制造工艺较为复杂：主流工艺主要应用分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备，设备价格高昂，且生产过程能耗较高；同时在光刻环节成本也相对较高，且良品率相对较低，仅能达到75%左右，整体推高生产成本。 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（三）具体到太阳翼环节，柔性化是具备确定性的选择 刚性方案的瓶颈在高成本和难以轻量化。 •刚性基板限制轻量化： •刚性基板下比功率相对较低：举例而言，国际空间站的桁架式太阳翼质量为1588kg，对应比功率仅为65W/kg。 •目前空间高轨道大型卫星的太阳电池阵发电功率相对较低，通常在几千瓦到十几千瓦，且不能满足有效载荷在轨道周期内全占比或高占比的开机要求，只能间歇性工作，大幅度限制大型卫星的工作性能。 •另外传统刚性结构在与星体整体结构结合方面也存在困难，导致在重量和体积方面更加存在限制。 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（三）具体到太阳翼环节，柔性化是具备确定性的选择 柔性方案能解决哪些问题？更低重量、更小体积、可靠灵活可批产。 •更低重量： •柔性太阳翼通过薄膜化光伏电池与轻量化基板的集成技术，能够实现300W/kg以上的高比功率（NASA研发的ROSA系统达到350W/kg），有助于解决大功率需求与发射载荷限制之间的矛盾，且能够使得发射时更加节省成本。 •更小体积： •柔性太阳翼在发射时可以压缩成极小体积，同等面积下相比刚性翼体积可缩小60%以上，由此可极大优化整流罩空间运用，让航天器能够携带更多的设备和物资。 •与此同时，有助于实现多星堆叠：柔性太阳翼与平板堆叠式卫星能够实现较好契合，可满足平板堆叠式卫星的安装需求。由此可以进一步节约制造和发射成本。 •面对一箭多星的发射需要，平板堆叠卫星是当前火箭空间利用率最高的方案，而想要实现堆叠方案，柔性太阳翼的使用是具备确定性的选项。 资料来源：《Development and challenges of large space flexible solar arrays》、IT之家、华安证券研究所 一、商业航天降本是核心，太阳翼柔性化具备确定性（三）具体到太阳翼环节，柔性化是具备确定性的选择 •柔性方案能解决哪些问题？更低重量、更小体积、可靠灵活可批产。 •可靠性相对较高： •柔性方案可降低结构复杂度，减少刚性拼接和复杂机械约束，降低故障概率和装配难度。 •且柔性方案抗振动和冲击能力强：在航天器发射和运行过程中受到振动和冲击时，能够更好地吸收能量，减少损坏的可能性，提高太阳翼的可靠性。 •适合大规模批量生产： •柔性方案可使AIT（总装、集成、测试）更加简洁快速:大部分柔性太阳翼采用模块化设计，可降低集成难度与装配时间。特别是卷绕式柔性翼甚至可以在平躺的状态