日前，俄罗斯国家航天集团表示，计划在未来十年内在月球上建设一座电站，为其月球探测计划以及中俄联合月球科研站提供能源支持。俄罗斯计划最晚于2036年前建成一座月球发电站，该月球发电站将为俄罗斯月球计划的用户以及国际月球科学站的基础设施长期提供电力。
2020年以来，全球航天呈现高度活跃的发展态势，大国航天成为衡量国家整体实力的重要组成部分。2025年11月国家航天局印发《国家航天局推进商业航天高质量安全发展行动计划(2025—2027年)》，提出到2027年基本实现商业航天高质量发展。因此，政策支持下，中国商业航天产业与国家航天有望共同迎来蓬勃发展。
而随着我国的商业航天产业迎来高速发展期，太空电源将从中受益。商业航天技术目前聚焦可复用火箭、卫星互联网等新兴领域，太空光伏电源作为航天器“心脏”，应用目标已从“保障单个航天器在轨运行”，转向“为航天器群能源共享、在轨数据中心供电等场景”。相较于地面，宇宙空间下太阳能具备无衰减、超稳定、不间断的优势，光伏供电系统可突破地面光伏间歇性瓶颈，发电小时数提升4-7倍、能量密度提升7-10倍。
分析认为，太空光伏后续应用场景包括：定向输电精准覆盖偏远、极地、海洋等高供电成本区域；以独立供电模式满足军事基地、应急救援等场景的高安全供电需求以及太空数据中心供电。
目前，中国已明确分三阶段突破核心技术，计划于2031-2035年在700-800km轨道规模化部署GW级太空数据中心。美国方面，谷歌、Starcloud联合英伟达推进测试卫星发射与在轨基础算力验证，SpaceX则依托星舰可复用技术与星链组网优势，聚焦高效抗辐射、轻量化光伏组件研发及能源系统优化。
据悉，太空光伏系统由于使用环境特殊，面临极端温差、复杂气体环境和强辐射，对其中的发电主体有很高的要求。目前，太阳能电池阵（太阳翼）是最常用的电源类型，其发电主体经历了硅太阳电池——单结砷化镓太阳电池——多结砷化镓太阳电池——薄膜砷化镓太阳电池的四次革新。
由于不同太空环境电子辐射剂量不同，因此不同太空任务场景也形成了差异化的技术选择。在高价值通信卫星及深空探测等核心领域，三结砷化镓（GaInP/GaAs/Ge）电池凭借综合优势占据绝对统治地位；而在低轨道、短寿命小型卫星领域，硅基、钙钛矿及CIGS薄膜电池等新兴技术正加速迭代并逐步实现应用落地。
然而，砷化镓电池面临成本过高与产能受限的问题。晶格的严格匹配要求及稀缺原料、MOCVD设备依赖导致成本高企，2025年单价约60-70美元/W，为太空用晶硅电池的3-4倍（太空用硅电池成本约20美元/W）。产能方面，2025年全球年产能已提升至100-150MW，国内企业新增产能释放后，仍难以完全匹配低轨卫星星座的大规模部署需求。
地面硅基光伏技术具有成熟的量产基础。凭借持续的研发突破和商业航天趋势下的成本优势，该技术正重新成为应对空间挑战的优质候选者。HJT（异质结）电池因具备天然优势，在太空应用中潜力突出：一方面拥有优异抗辐射特性，空穴迁移稳健且缺陷自修复能力强；另一方面适合薄片化生产（厚度80~110μm），相比传统PERC与TOPCon技术，HJT电池比功率更高，更适配太空环境。叠加抗辐射玻璃盖板后，在低轨通信卫星、气象卫星等场景，可执行成本敏感、功率需求中等（1-10kW级）的短期任务（如立方星、纳米卫星等）。
2024年8月，梅耶博格科技股份有限公司与Solestial宣布建立战略合作伙伴关系，将Solestial开发的超薄、抗辐射柔性晶硅片与梅耶博格的异质结技术相结合，计划生产用于太空旅行的下一代超薄硅太阳能电池。2025年10月，法国原子能委员会（CEA）与国家太阳能研究所（INES）联合公布了自愈型超薄HJT电池的技术突破，涵盖90μm和60μm两种厚度规格。该电池的核心亮点是可利用太空光热实现辐射损伤自修复。
随着技术成熟与成本优势持续释放，硅基光伏未来将逐步拓展至更多太空领域：2026-2027年进入技术迭代期，通过优化抗辐射稳定性与量产良率，渗透率有望提升至15%-20%，成为立方星、纳米卫星等低轨小型卫星的标准化电源方案。
而钙钛矿作为第三代光伏核心材料，是地面光伏领域最具潜力的候选技术之一。在地面AM1.5G标准光谱下认证效率已突破27%，AM0太空光谱环境中单结电池理论效率上限达30.4%，通过组分精准调控与多结叠层结构创新，成为提升空间级性能的核心路径。
钙钛矿光伏的抗辐射特性研究始于2015年，涵盖质子、电子、伽马射线等高能粒子辐射场景。当前，叠层结构面临更严峻的辐射挑战：复合结材料的辐照衰减易导致子电池电荷提取失衡，是制约其性能稳定性的关键瓶颈。此外，极低温相稳定性与极端温差下的结构耐受性，更是钙钛矿及钙钛矿叠层电池实现太空商业化应用的核心考量维度。
因此，未来，太空光伏技术迭代三梯队趋势清晰：砷化镓多结电池短期仍是航天电源“黄金标准”；轻质HJT电池未来3-5年将渗透临近空间等领域；随着稳定性问题的快速突破，钙钛矿及钙钛矿叠层电池在5-10年内或将成深空探测与低成本星座的更优解。
P型晶硅电池处于技术验证向场景渗透关键期：本征P型掺杂结构抗辐射性优于N型（高能辐射缺陷俘获空穴载流子概率低、载流子寿命长，晶格结构稳定），适配临近空间、低成本星座需求，且量产工艺成熟，契合规模化降本诉求。
制约核心为两点：一是航天级产能未规模化，定制化生产能力不足；二是10年以上在轨极端环境长寿命验证尚在推进，短期难全面切入核心航天场景。
钙钛矿及叠层电池本征优势契合未来太空光伏需求：高比功率、柔性兼容、溶液法降本潜力大，适配万颗级卫星星座规模化部署，且长期可靠性持续突破，已广泛开展在轨验证。核心制约：高温强辐射环境下寿命衰减问题需技术突破与封装优化；地面应用未实现规模化放量，导致航天级定制化产能、供应链配套缺失，缺乏量产基础支撑。
低轨卫星与卫星互联网星座是当前太空光伏最核心的应用场景，以抗辐射、高转换效率为核心优势的砷化镓电池，目前为该场景下的主流能源部件。中国低轨卫星星座建设正释放巨大市场潜力，目前已规划六座巨型星座项目，涵盖“国网”“G60千帆星座”等通信骨干星座，以及“吉利未来出行星座”（车联网定位）、“天启”（物联网数据）、“鸿鹄-3”（宽带通信）、“三体计算星座”（在轨算力）等商业细分领域星座，规划总卫星数量超5万颗。
当前中国低轨卫星光伏应用已完成首批星座部署，累计发射约380颗卫星，光伏能源系统以砷化镓电池为主导。后续新型光伏技术将加速迭代，推动新增装机量提升与市场份额扩容，而多结砷化镓电池成本下降空间收窄。钙钛矿叠层技术凭借工艺、成本及能量密度优势，降本弹性更突出。
作为已进入商业化落地阶段的成熟赛道，该场景下光伏核心定位为“卫星自用供电”，仅为卫星自身飞行姿态调整、通信载荷运行等基础功能提供能源供给，需求边界相对清晰。结合新建星座规模化部署、存量卫星更新维护两大核心场景，预计2030年国内低轨卫星光伏市场空间有望超30亿美元。
同时，太空数据中心是“算力上天”的核心载体，正加速从构想到落地实践。国内层面，北京太空数据中心规划于700-800公里晨昏轨道部署吉瓦级系统，分三阶段推进：2025-2027年建成200kW/1000POPS算力星座，开展“天数天算”试点；2028-2030年推进二期，实现“地数天算”商业化；2031-2035年完成卫星量产与在轨对接，建成大规模集群。
国际层面，马斯克提出太空AI计算中心构想，计划依托星舰火箭部署100-500GW级太阳能AI卫星，远期产能超全球当前发电总量。作为处于早期验证阶段的长期成长赛道，太空数据中心场景下光伏核心定位为“算力运营支撑供电”，除满足卫星基础飞行消耗外，核心为在轨算力中心的高功率计算载荷提供能源支撑，多元用电场景显著放大光伏需求边界。进入100GW年部署周期后，预计钙钛矿及叠层电池供电占比将达50%，对应年市场规模超百亿美元，占全球太空光伏总市场份额的35%以上。
来源：中信建投研究电新团队
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