太空光伏系列报告2：成本优先驱动技术迭代，产业化下塑造新机遇

研报总结

砷化镓技术路线

• 优势: 砷化镓电池具有更高的转换效率和更好的极端环境适应性。三结砷化镓电池实验室转换效率接近40%，量产稳定转换效率已超30%，明显高于晶硅路线。同时，其耐高温且耐辐照的特性使其更适合深空环境。
• 成本问题: 传统刚性砷化镓方案成本极高（高达20万元/m2），不适应卫星产业向“工业化流水线模式”转向的趋势。
• 技术迭代:
  • 规模化量产和设备国产化: 通过布局更大规模产线及生产更大尺寸6英寸衬底晶圆，摊薄生产成本；MOCVD设备逐步实现国产化，降低设备成本。
  • 柔性化和工艺升级: 通过替换衬底材料和开发衬底剥离技术，降低发射端成本和材料成本；增加砷化镓电池结数提升发电转换效率，理论上可进一步实现50%转换效率。

晶硅技术路线

• 成本优势: 晶硅路线基于成本优势，成为Starlink的太阳翼方案技术路线选择。
• 产业化瓶颈:
  • 寿命问题: 晶硅电池在辐照下的衰减明显高于二结和三结砷化镓电池，但p型HJT方案具有更好的抗辐照性能。
  • 刚性问题: 传统地面晶硅组件刚性，但通过减薄可实现柔性化，适配全柔性的卷曲式太阳翼结构。
  • 效率问题: 晶硅路线正努力通过开发叠层路线提升效率，钙钛矿-晶硅叠层方案可实现更高效率，同时兼顾轻量化和低成本。

钙钛矿叠层技术路线

• 优势: 钙钛矿太阳能电池具有更高效率、抗辐射以及适配柔性化等优势。单结钙钛矿电池稳态转换效率已可达28%。
• 产业化前景: 钙钛矿-晶硅叠层可实现更高效率，同时兼顾轻量化，降低单星发射成本，提升发电能力。
• 技术瓶颈:
  • 长周期稳定和大面积制备问题: 钙钛矿材料衰减速度仍显著高于其他技术路线，大面积制备仍然存在工艺瓶颈。
  • 在轨运行数据相对缺乏: 钙钛矿材料在抗高温、抗辐照等方面的理论优势仍需要通过在轨验证以获得可靠数据。

研究结论

• 未来行业需求和技术路线选择有望出现场景分层：对于高价值量的深空任务，可能更适配多结砷化镓路线；对于低轨星座场景，可能更适配晶硅尤其是p型HJT路线；而对于未来能耗需求更高的算力星座，钙钛矿叠层技术有望得到广泛应用。
• 相关公司：太空砷化镓电池：明阳智能、电科蓝天、上海港湾、乾照光电、三安光电；p型晶硅电池及钙钛矿叠层：主材：东方日升、协鑫科技、琏升科技、通威股份、晶科能源、天合光能、阿特斯等；辅材：福斯特、钧达股份、海优新材、聚和材料、帝科股份；设备：迈为股份、奥特维、捷佳伟创、帝尔激光等。