馬斯克在達(dá)沃斯論壇上拋出的“光伏上天”計(jì)劃,猶如一顆投入平靜湖面的石子,在國(guó)內(nèi)光伏行業(yè)激起層層漣漪,引發(fā)了市場(chǎng)的廣泛關(guān)注與熱烈討論。
SpaceX與特斯拉攜手,計(jì)劃在未來(lái)三年內(nèi)于美國(guó)打造總計(jì)200GW的光伏產(chǎn)能,其中相當(dāng)一部分將用于太空衛(wèi)星和數(shù)據(jù)中心供電。SpaceX更是雄心勃勃,目標(biāo)每年部署約100GW的太陽(yáng)能AI衛(wèi)星,力爭(zhēng)在2030年前達(dá)成首個(gè)100GW太空光伏里程碑。這一宏大計(jì)劃,無(wú)疑為太空光伏領(lǐng)域注入了強(qiáng)大動(dòng)力。
太空光伏,即在衛(wèi)星、空間站等太空環(huán)境中安裝太陽(yáng)能電池板發(fā)電。它不僅能滿(mǎn)足航天器自身用電需求,未來(lái)還可能通過(guò)無(wú)線傳輸為地面輸送電力。與地面光伏相比,太空光伏優(yōu)勢(shì)顯著,不受晝夜交替、天氣變化等因素影響,可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷發(fā)電,年發(fā)電小時(shí)數(shù)與能量密度較地面光伏能提升7 - 10倍。
然而,太空環(huán)境極為惡劣,存在高能宇宙輻射、±150℃的劇烈溫差循環(huán)以及高真空條件下散熱困難等極端挑戰(zhàn),這對(duì)光伏電池的轉(zhuǎn)換效率、使用壽命和材料結(jié)構(gòu)提出了近乎苛刻的要求。開(kāi)源證券指出,太空光伏首要追求的是供電的高度可靠性,而非極致的成本控制。
目前,業(yè)內(nèi)公認(rèn)的太空光伏實(shí)現(xiàn)路徑主要有三條技術(shù)路線,分別是砷化鎵、異質(zhì)結(jié)(HJT)和鈣鈦礦電池。砷化鎵電池憑借高轉(zhuǎn)換效率、出色的抗輻射能力和穩(wěn)定性,已成為衛(wèi)星和空間站能源供應(yīng)的主流技術(shù)。但因其復(fù)雜的材料制備工藝,成本高昂,每平方米高達(dá)20萬(wàn) - 30萬(wàn)元。中信建投證券預(yù)測(cè),短期(2024 - 2027年)內(nèi),砷化鎵電池將主導(dǎo)高價(jià)值通信衛(wèi)星、深空探測(cè)等對(duì)成本相對(duì)不敏感的高端場(chǎng)景,但成本與產(chǎn)能約束會(huì)限制其在低軌場(chǎng)景下的大規(guī)模應(yīng)用。
與砷化鎵電池不同,馬斯克更看好異質(zhì)結(jié)技術(shù)。華西證券發(fā)布的研報(bào)顯示,SpaceX已選定P型HJT電池技術(shù),作為其太空太陽(yáng)能電池大規(guī)模、低成本量產(chǎn)的技術(shù)方案。自2023年起,該公司已累計(jì)完成上萬(wàn)片P型HJT電池的測(cè)試。異質(zhì)結(jié)技術(shù)依托成熟的硅基產(chǎn)業(yè)鏈,制造成本遠(yuǎn)低于砷化鎵。而且,其薄片化、輕量化的特點(diǎn)可降低發(fā)射載荷,顯著降低單位功率的發(fā)射成本,這與SpaceX通過(guò)星艦實(shí)現(xiàn)高通量、低成本發(fā)射的需求高度契合。
在地面光伏技術(shù)路線演進(jìn)中,TOPCon技術(shù)勝出,市占率高達(dá)80%以上,而異質(zhì)結(jié)技術(shù)因擴(kuò)產(chǎn)推進(jìn)緩慢、設(shè)備驗(yàn)收周期拉長(zhǎng)等因素,逐漸處于下風(fēng)。不過(guò),江蘇省可再生能源行業(yè)協(xié)會(huì)官方公號(hào)發(fā)布的一篇文章指出,在N型硅襯底以及非晶硅對(duì)基底表面缺陷的雙重鈍化作用下,異質(zhì)結(jié)電池的開(kāi)路電壓比常規(guī)電池高很多,有利于獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率。目前,異質(zhì)結(jié)量產(chǎn)效率普遍已在24%以上,理論上最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)27.5%,未來(lái)采用鈣鈦礦疊層等技術(shù),轉(zhuǎn)換效率或可提升至30%以上。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,異質(zhì)結(jié)技術(shù)的供應(yīng)鏈已相對(duì)完整。
鈣鈦礦電池理論上轉(zhuǎn)換效率更高,單結(jié)鈣鈦礦電池可達(dá)33%,成本潛力巨大。但其在太空極端環(huán)境(對(duì)熱、氧、濕、輻照)下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性尚待驗(yàn)證。目前,鈣鈦礦電池在地面光伏市場(chǎng)的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段,距離商業(yè)化應(yīng)用還有一定距離。
綜合多方面因素,異質(zhì)結(jié)技術(shù)成為當(dāng)下綜合成本與技術(shù)成熟度的最優(yōu)選擇。馬斯克此次青睞異質(zhì)結(jié)技術(shù),更多是基于快速部署低軌短期任務(wù)的現(xiàn)實(shí)考量。不過(guò),長(zhǎng)期來(lái)看,鈣鈦礦疊層技術(shù)被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)路線。中信建投證券分析,中期(2026 - 2030年),具備更強(qiáng)抗輻射性與輕量化優(yōu)勢(shì)的P型異質(zhì)結(jié)電池,有望逐步滲透低軌短期任務(wù)。到遠(yuǎn)期(2035 - 2040),鈣鈦礦/晶硅疊層電池滲透率將達(dá)到60%,電池需求量達(dá)1.08GW;同期,P型HJT電池和砷化鎵電池滲透率預(yù)測(cè)均為20%,電池需求量均為0.36GW。
隨著中國(guó)商業(yè)航天的快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)布局太空光伏。在馬斯克公布太空光伏計(jì)劃后,光伏設(shè)備板塊出現(xiàn)大幅上漲。個(gè)股中,邁為股份股價(jià)已連續(xù)四個(gè)交易日上漲。截至1月27日收盤(pán),邁為股份股價(jià)報(bào)收362.5元,上漲5.96%,市值超1013億元,近兩個(gè)月內(nèi)漲幅超2倍。邁為股份受到市場(chǎng)熱捧,主要是因?yàn)楫?dāng)前市場(chǎng)上異質(zhì)結(jié)電池設(shè)備供應(yīng)商較為稀缺,該公司是HJT整線設(shè)備的頭部供應(yīng)商,2025年上半年其太陽(yáng)能電池成套生產(chǎn)設(shè)備收入達(dá)31.59億元,占營(yíng)業(yè)收入的75%。











