在人類探索宇宙的進程中,能源始終是支撐一切活動的關鍵要素。如今,隨著商業航天領域的蓬勃發展,太空光伏正逐漸從幕后走向臺前,有望開啟一個規模達千億的新市場。
長期以來,高昂的發射成本如同枷鎖,限制了太空活動的規模化發展。不過,以SpaceX為代表的企業在可回收火箭技術上取得重大突破,通過一級火箭、整流罩等核心部件的多次重復使用,單次發射成本大幅下降。這一變化讓一度因成本過高而被擱置的太空能源建設項目,開始具備經濟可行性,太空光伏產業也迎來了發展的黃金機遇期。
太空光伏的應用前景十分廣闊,主要得益于兩大強勁的下游需求。首先是低軌通信衛星星座建設。近地軌道資源遵循“先到先得”原則,成為全球科技競爭的焦點。以星鏈為代表的巨型星座計劃,已獲批的衛星數量眾多。據相關測算,當前全球主要低軌通信衛星規劃,未來有望催生近10吉瓦(GW)的太空光伏需求。而且,全球多國已提交大規模衛星網絡申請,未來這一需求還將持續增長。
另一個極具想象力的應用領域是“算力上天”。隨著地面人工智能訓練和數據中心能耗呈指數級增長,能源與散熱成為制約其發展的關鍵瓶頸。而太空擁有近乎無限的太陽能以及天然的極端低溫環境。有研究表明,在太空部署同等規模的數據中心,十年期總成本有望比地面降低95%以上。目前,從海外科技巨頭到國內創新企業,都已公布了太空算力中心建設計劃與測試項目。有行業領軍人物甚至提出,每年向軌道運送數百吉瓦算力衛星的愿景。預計到2034年,僅太空算力帶來的光伏需求潛力就可能達到數十乃至上百吉瓦。
要在嚴酷的太空環境中高效、穩定、經濟地獲取太陽能,對光伏技術提出了極高要求。目前,高性能的砷化鎵電池是太空應用的主流選擇,尤其在三結乃至更先進結構上表現出色。但由于其成本昂貴,且依賴稀土元素,更適用于高端、小批量場景。
面對未來動輒吉瓦級別的巨型星座和算力星座需求,產業界開始將目光投向更具規模化潛力的技術路線。基于成熟硅基產業的異質結(HJT)電池,因工藝流程相對簡化、更易實現薄片化、溫度系數低等優勢,被視為大規模太空應用的潛在重要選擇,尤其適用于對成本更敏感的算力衛星等領域。
從長遠來看,鈣鈦礦技術或許更具潛力。實驗室數據顯示,鈣鈦礦電池在比功率、柔性和成本方面優勢顯著。不過,其在太空環境中的長期可靠性與實證數據不足,產業鏈也尚在培育階段。一旦在抗輻射、穩定性等關鍵技術上取得突破并完成成熟驗證,憑借其卓越的功率重量比和可柔性設計特性,有望成為未來大型太空能源系統的首選。
從為眾多衛星提供能源網絡,到為軌道上的AI“大腦”輸送動力,太空光伏正從專業領域的配套技術,轉變為撬動萬億級商業航天市場和下一代計算革命的基礎支撐。盡管前路仍面臨技術成熟度、規模化制造與成本優化等挑戰,但它所指向的廣闊市場,已為全球科技創新與產業發展開辟了新領域。










