在商業(yè)航天快速發(fā)展、低軌衛(wèi)星組網(wǎng)提速的背景下，能源系統(tǒng)正成為航天產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)。相比地面光伏，太空光伏擁有持續(xù)光照、高能量密度等天然優(yōu)勢，而兼具高效率、輕量化和低成本特征的鈣鈦礦電池，被視為下一代太空光伏的重要技術(shù)路線。
第一財經(jīng)記者注意到，光伏巨頭正跨界航天賽道，協(xié)鑫集團(tuán)（03800.HK）、天合光能（688599.SH）等多家光伏龍頭企業(yè)出現(xiàn)在近日成立的“太空能源發(fā)展聯(lián)盟”首批單位中。同期，晶澳科技（002459.SZ）聯(lián)合賽伍技術(shù)（603212.SH）、捷佳偉創(chuàng)（300724.SZ）、鑒衡認(rèn)證中心以及兩家科研機(jī)構(gòu)發(fā)起的“太空能源技術(shù)生態(tài)聯(lián)盟”也宣布成立。
太空光伏催生需求
所謂太空光伏，是指利用部署在衛(wèi)星、空間站乃至未來太空電站上的太陽能電池進(jìn)行發(fā)電，并為航天器提供能源支持，甚至將電力傳輸回地球。
與地面光伏相比，太空環(huán)境擁有獨(dú)特優(yōu)勢。由于不受晝夜交替、天氣變化以及大氣層衰減影響，太空中的太陽輻照強(qiáng)度更高且更加穩(wěn)定。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，太空光伏的理論發(fā)電效率可達(dá)到地面場景的8至15倍。
記者了解到，近年來，以SpaceX“星鏈”為代表的大規(guī)模低軌衛(wèi)星星座建設(shè)加速推進(jìn)，中國“千帆星座”等項(xiàng)目也相繼啟動。據(jù)中原證券測算，2026年全球太空光伏市場規(guī)模約569億元，隨著低軌衛(wèi)星組網(wǎng)規(guī)�；涞�，2035年市場規(guī)模將增至約10998億元，十年間增長近20倍。
不過，多位業(yè)內(nèi)人士也向記者表示，現(xiàn)階段太空光伏尚未形成成熟商業(yè)模式，本質(zhì)是光伏現(xiàn)有技術(shù)的場景外延，而非新一輪技術(shù)革命的核心引擎。
即便如此，越來越多光伏企業(yè)開始將目光投向太空。除了多家光伏企業(yè)宣布組建太空能源聯(lián)盟，今年SNEC展會期間，協(xié)鑫光電與紫微科技簽署第二次搭載測試協(xié)議，計劃于年底發(fā)射一顆自研“算力衛(wèi)星”。根據(jù)公司披露，該衛(wèi)星將同時搭載協(xié)鑫鈣鈦礦太陽翼、固態(tài)儲能系統(tǒng)以及國產(chǎn)GPU，在軌運(yùn)行一年，完成從發(fā)電、儲能到用能的完整閉環(huán)驗(yàn)證。
鈣鈦礦尋找商業(yè)化突破口
作為航天器能源系統(tǒng)的核心部件，太陽能電池技術(shù)路線的演進(jìn)正成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)。長期以來，航天領(lǐng)域主要采用砷化鎵等Ⅲ-Ⅴ族化合物電池。這類產(chǎn)品具有較高轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的空間環(huán)境穩(wěn)定性，是當(dāng)前衛(wèi)星太陽翼的主流方案。但隨著商業(yè)航天逐漸走向規(guī)�；渴�，其缺點(diǎn)也開始顯現(xiàn)。
首先是成本高昂。據(jù)協(xié)鑫光電總經(jīng)理田清勇在本屆SNEC展會期間向第一財經(jīng)等媒體介紹，目前砷化鎵太空電池裸電池成本約為300元/瓦，整套太空太陽翼電池成本超過500元/瓦，對應(yīng)采購價格約10萬元/平方米。
“太空光伏不需要像地面一樣25年的壽命。”田清勇表示，低軌衛(wèi)星受到大氣阻力影響，燃料耗盡后便會退役，砷化鎵電池存在一定程度的“性能過剩”和成本浪費(fèi)問題。
而相較于砷化鎵，鈣鈦礦最大的優(yōu)勢在于成本和重量。華金證券分析，鈣鈦礦電池具備成本僅為傳統(tǒng)方案約十分之一、重量降低約50%、可實(shí)現(xiàn)柔性化設(shè)計等優(yōu)勢，與商業(yè)航天對低成本、輕量化的需求高度契合。
田清勇表示，目前地面應(yīng)用場景下，鈣鈦礦電池本體成本約為0.5元/瓦。即便針對太空環(huán)境增加抗輻射材料和特殊封裝工藝，整體成本依然遠(yuǎn)低于砷化鎵方案。“目前太空款鈣鈦礦電池的主要成本集中在抗輻射封裝玻璃。未來如果進(jìn)一步提升材料自身抗輻射性能，成本還有較大下降空間。”
從產(chǎn)業(yè)端來看，鈣鈦礦技術(shù)正在快速進(jìn)步。6月3日，協(xié)鑫光電宣布，其2042平方厘米鈣鈦礦—晶硅疊層組件認(rèn)證效率達(dá)到30.23%，首次突破30%大關(guān)。今年1月，光因科技自主研發(fā)的單結(jié)鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到27.87%，刷新全球單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池效率紀(jì)錄。
天合光能也在推進(jìn)鈣鈦礦疊層技術(shù)研發(fā)。公司董事長高紀(jì)凡在2026SNEC大會上公開表示，“預(yù)計到2030年，公司將形成鈣鈦礦晶體硅疊層電池、TOPCon 3.0以及THBC技術(shù)并行發(fā)展的技術(shù)格局。”
據(jù)公開資料，目前協(xié)鑫光電已有1GW鈣鈦礦產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)。纖納光電、極電光能正推進(jìn)百兆瓦級產(chǎn)線建設(shè)。仁爍光能正建設(shè)GW級鈣鈦礦組件工廠。
不過，效率突破和產(chǎn)能擴(kuò)張并不意味著商業(yè)化難題已經(jīng)解決。
某國內(nèi)光伏企業(yè)技術(shù)人士對記者介紹，相較于地面場景的-40℃至85℃工作環(huán)境，太空環(huán)境溫差范圍擴(kuò)大至-90℃至110℃，同時還要面對真空、高能粒子輻射等極端條件。這對材料體系、封裝工藝、熱膨脹系數(shù)匹配等方面提出更高要求。
極電光能副總裁姜偉龍稱，公司目前正穩(wěn)步開展地面太空環(huán)境模擬試驗(yàn)，通過小尺寸樣品驗(yàn)證性能，在確認(rèn)滿足要求后再逐步推進(jìn)放大和升空測試。
“電池效率的突破只是起點(diǎn)。”田清勇提出，未來還需要圍繞航天封裝優(yōu)化、長期穩(wěn)定性提升以及空間環(huán)境適應(yīng)性開展持續(xù)研究。
|