太空光伏行业深度报告：轻量柔性引领面向商业航天的空间能源革命-260625

人工智能算力需求加剧地面能源瓶颈，轨道数据中心成为破局新范式。据IEA预测，到2030年，全球数据中心电力需求将达945太瓦时（TWh）,大致与目前整个日本的年用电量相当；相比之下，2024年全球数据中心电力需求为415TWh，约占全球总用电量的1.5%。企业倾向于集中建立数据中心、新一代算力芯片功率飙升加剧地面能源紧缺态势。随着英伟达Blackwell等架构的问世，新一代AI芯片单机柜功率已攀升至70kW以上，部分场景甚至突破100kW，叠加AI服务器7^ast24小时运行的特征，大幅推高用电需求。相对于地面算力中心面临的能源瓶颈，太空算力中心具备显著优势。在能源获取端，太空环境中的太阳辐射未受大气层吸收与散射，AM0标准下的辐照强度达1366.1瓦特/平方米，与地球表面常见的AM1.5标准（考虑了穿过1.5个标准大气层厚度的太阳光）形成鲜明对比。同时，低轨环境的光照接收稳定，综合计算，同样面积的光伏板在太空的发电量可达地面的6至10倍，能为高功耗算力提供稳定电源。在热管理端，相较于传统地面数据中心的液冷路线的高额冷却能耗与用水成本，通过开发高效辐射热管理技术，设备热量可通过热辐射向深空排散。


各国实质性推进轨道算力部署，低轨卫星组网提速。由于低轨空间资源有限，先手发射率先“抢占”有重要的意义。SpaceX已向美国联邦通信委员会提交了高达100万颗卫星的发射申请，根据该提案，SpaceX将在大约
500-2000km高度运行该卫星系统，并采用太阳同步轨道。与此同时，我国也在加速低轨卫星互联网与算力星座的规模化组网布局，目前国内已形成中国星网“国网星座”、上海垣信“千帆星座”以及“鸿鹄星座”等多个万颗级大型星座项目，规划发射数量均已超过1万颗。面对轨道与频谱资源稀缺的客观约束，我国在2025年底进一步向国际电信联盟（ITU）一次性提交了超20万颗的卫星部署计划，全面竞逐低轨空间资源。而在供给侧，以商业航天公司为代表的运载技术不断突破，极大降低了入轨成本与门槛，使得极高频次、超大规模的星座部署成为可能。据行业预测，到2030年低轨道活跃卫星数量将呈指数级攀升。这种高密度的组网节奏，正将卫星制造推向工业化量产阶段，而为每一颗卫星提供长期动力的太阳翼能源系统，已然成为商业航天加速落地的核心交付瓶颈。
太空算力工程化实现存在诸多挑战，在轨工程实验稳步推进。将高性能计算节点规模化部署于低地球轨道，必须跨越严苛的空间工程约束，在轨运行太空算力基础设施面临许多挑战，仍在早期探索阶段。当前，关于太空算力的工程化实验正在稳步推进。据业内知名公司Starcloud披露，该公司已经实现人类首次在太空中训练大语言模型的尝试，该公司于2025年11月发射一颗搭载英伟达_mathrmHl00图形处理单元的卫星。据公司透露，这颗卫星目前正在轨道上运行基于谷歌开源模型Gemma的应用。作为英伟达加速计划成员，以及YC和谷歌云孵化器项目，Starcloud计划建造一座基于太阳能面板的5吉瓦轨道数据中心，公司的目标是实现轨道数据中心能源成本比地面数据中心低10倍。通过Starcloud-1在轨运行，旨在验证构建太空数据中心的可行性，特别是那些需要大型计算集群的模型。国内方面，根据工业和信息化部信息通信发展司副司长赵策的介绍，近年来，我国逐步开展太空算力组网建设和先导验证，加速星载智算芯片和星间激光通信等技术攻关，多项星座组网计划有序开展，试验星在轨验证，大模型在轨部署稳步推进，“产学研\“深化合作，产业生态逐步构建。
商业航天已步入国家战略支持期，行业高速增长、规模扩容可期。近年来，商业航天迎来国家产业政策密集支持。2024年商业航天首次被写入政府工作报告；2025年政府工作报告提出\“推动商业航天、低空经济、深海科技等新兴产业安全健康发展\“；同年，国家航天局正式设立商业航天司，实现发射审批、频轨资源、安全监管一体化统筹管理。“十五五”规划纲要中，“航天强国”作为新增“强国”目标首次写入国家五年规划。在宏观规划推进的同时，政策引导正精准下沉至空间能源的制造与验证环节。2025年11月工信部办公厅发布的《关于进一步加快制造业中试平台体系化布局和高水平建设的通知》聚焦钙钛矿光伏电池、叠层光伏电池等先进光伏技术，开展共性关键技术攻关、测试验证评价。2025年9月国家能源局等部门发布的《关于推进能源装备高质量发展的指导意见》明确突破高效晶硅-钙钛矿叠层及异质结、背接触等光伏组件技术。在政策的大力支持下，中国商业航天行业增长可期。根据中国电子信息产业发展研究院最新发布的《我国商业航天高质量发展趋势研究》预计，“十五五\“期间，我国商业航天核心产业规模年均复合增长率将达到11%左右，2030年商业航天核心产业规模预计达到1.67万亿元。

太空极端环境决定了光伏发电现阶段不可替代性，能源系统已成为卫星制造中极具价值的核心环节。航天器在轨运行面临极度严苛的物理条件，根据Boonmongkolras等人发表于AdvancedFunctionalMaterials上一篇文章“ChallengesandAdvancesofPhotovoltaicPowerandRechargeableBatterySystemsforSpaceApplications”的归纳，在太空中工作的能源系统需长期承受高真空、剧烈的温度循环、高能带电粒子辐射、原子氧侵蚀以及微流星体撞击等多重空间环境应力的考验。在这种复杂的背景下，兼顾能源系统的在轨长时可持续运行，可供选择的能源极为有限。传统的化学电池受限于物理能量密度上限，无法实现自主的电量补充；核电源系统虽然具备持续供电能力，但整体造价极其高昂，且面临复杂的审批流程等因素限制，现阶段难以匹配商业航天追求低成本与批量化部署的诉求。相比之下，光伏发电系统配合一定容量的储能电池，能够直接将空间中丰富的太阳辐射持续转换为电能。从工程化实践的角度，光伏已成为维持航天器长期在轨运行唯一可行且可靠的能源供给方案。能源系统也已成为卫星制造中极具价值的核心环节。能源模块主要包括星内的电源控制器和蓄电池组、星外的太阳电池阵。能源模块的重量一般占到整星30%左右、造价占整星15%。
在巨型星座批量制造、整星造价大幅压缩的趋势下，为卫星提供长期动力的太阳翼及配套能源系统，已然成为商业航天产业链中的重要影响因素及价值量极高的核心交付环节。综上所述，我们认为：在商业航天产业链近期迎来产业cdot^+,政策双重催化的背景下，作为重要价值环节的能源系统有望进一步放量。
算力载荷叠加推高卫星功耗，发射经济性倒逼太阳翼向轻量柔性化重构。伴随着太空数据中心的概念逐步走向现实，卫星所承担的功能不再仅是单一通讯工具，更是具备高性能、高能效的AI推理、图像感知及加速数据处理能力的在轨边缘计算中心，支持AI等高性能计算需求，算力设施的嵌入对能源系统的功率提出了指数级升高的需求，为满足急剧攀升的功率需求，传统设计高度依赖物理放大太阳翼尺寸，此路线不可避免地造成重量的增长，进而对经济性形成一定掣肘。以Starlink为例，随着单星通信容量的显著上升，单星重量已由V1.5版本的约295mathrmkg大幅攀升至V3.0版本的约1.8吨。一般来说，能源模块的重量一般占到整星30%左右，能源模块重量成为单星重量增长的重要组成部分。同时，火箭发射成本仍处于较高水平，重量直接影响卫星发射的经济性。根据公开信息梳理，目前国内主流商业发射报价集中于每公斤5-10万元，部分小型火箭或特殊轨道发射费用可达每公斤15万元，而SpaceX“猎鹰九号”火箭的卫星发射报价约3170美元/公斤。在载荷与成本的双重限制下，面对高速增长的功率增长需要，大幅提升光伏系统的比功率是重要技术发展路线，推动太阳翼向轻量化、柔性化及高收纳比方向重构，已成为下一代空间电源系统迭代的必然趋势。在海外，SpaceX的星链V2mini采用双阵列柔性硅基太阳翼结构，单侧展开面积约为52.5平方米，长约30米，验证了柔性阵列在低轨巨型星座中的工程可行性。近日，马斯克与SpaceX火箭工程部门负责人共同参与的一场访谈中首次披露了AI1算力卫星的基本设计情况,根据官方公布的技术参数，单颗AI1卫星搭载的太阳翼两片总面积约600mathrmm平方米,该卫星两翼的太阳能板在空间轨道完全展开后，卫星总长度达70米。在国内，我国空间站已成功实现柔性三结砷化镓太阳翼的在轨运行，通过柔性基板大幅减轻了结构重量并提升了展开面积。同时，多款柔性超薄钙钛矿组件也已随运载火箭升空开展在轨实测，例如2024年11月馥昶空间的ROSA卷绕式柔性太阳翼搭载光传01、02试验星已完成首次在轨飞行并顺利展开,是国内ROSA卷绕式柔性太阳翼作为卫星主电源的首次成功在轨飞行。

传统刚性太阳翼具备成熟运行经验，但物理形态的固有局限正成为制约卫星功率提升的瓶颈。自1958年\“先锋一号\“卫星首次搭载光伏阵列入轨以来，刚性太阳翼已经历了60余年的工程演进，是目前航天领域技术最成熟、可靠性最高的能源解决方案。传统的刚性太阳翼采用刚性基板，电池粘贴在面板上，典型结构为碳纤维网格面板-铝蜂窝夹层板。这种物理形态为航天器提供了极高的结构刚度与运行稳定性。目前发射的航天器以一维刚性太阳翼为主。例如，中国东方红（DFH）四号平台太阳翼为大型一维二次展开刚性太阳翼。该太阳翼由连接架、基板（4块）和一套机构（包括一次和二次压紧释放机构、一次和二次展开锁定机构）组成。然而，面对现代商业卫星对高功率的需求，传统结构太阳翼质量与体积带来的局限性日益凸显。在商业航天“一箭多星\“的密集发射模式下，运载火箭的整流罩内部容积有着严格的物理上限。刚性太阳翼受限于基板自身的厚度以及复杂的折叠铰链机构，收拢状态下的体积占比极高。例如假设每层太阳板厚度为2cm，十层太阳板总厚度为20cm，考虑到折叠时每层板间间隙需3cm左右，整个太阳翼的厚度接近50mathrmcm。在整流罩可用空间固定的客观约束下，过于厚重的面板导致卫星无法进一步扩大太阳翼的物理尺寸（即使考虑到可展开式产品的改进)，这意味着在运输层面制约了当前主流运力水平下的单颗卫星功率，物理形态的固有局限已成为制约卫星功率进一步提升的瓶颈。
柔性太阳翼凭借非线性的质量增长特征突破了运载包络限制，极高的收纳比与超高比功率使其成为空间电源演进的必然趋势。柔性太阳翼的核心优势在于基板采用了超薄型轻质复合材料，单板厚度可薄至0.3毫米。不同于刚性/半刚性太阳翼自身收拢包络、质量与其展开面积近似成正比，柔性太阳翼的收拢包络、质量与其展开面积呈显著的非线性特点，即随着展开面积的增加，其质量、收拢包络增长缓慢。与传统刚性结构相比，柔性薄膜基板的收纳体积被极大压缩。2021年4月29日，我国首套柔性太阳翼空间站核心舱发射并成功展开。单翼发电功率达9~mathrmkW、展开面积为67~mathrmm^2、展开长度为12.6mathrm~m~。与传统的刚性和半刚性太阳翼相比，柔性太阳翼收拢厚度约为16.8mathrmmm，仅为刚性太阳翼的1/60。柔性基板采用超薄型轻质复合材料，单板厚度约为0.3~mathrmmm，而在同等阵列功率下柔性太阳翼比功率可能超出刚性太阳翼超30%。据发表于Joule期刊上的综述文章分析，部署于国际空间站的卷展式阵列（iROSA）已在轨实现了超过100~mathrmW/kg的系统级高比功率。2026年4月，上海航天空间技术有限公司为专门为互联网技术试验卫星研制的高刚度立体桁架折叠展开式柔性太阳翼随卫星入轨后顺利展开，初期可为整星提供超过5000W功率,产品各项指标达国际领先水平。此外，柔性太阳翼的机械结构能够更好适配低轨星座\“小包络、低成本、批量化”的工业部署需求。随着柔性材料的持续迭代，下一代柔性太阳翼功率有望进一步提升，进一步在发射端和能源系统方面从根本上改善商业航天大规模组网的综合经济性。

电池电路组件构成了太阳翼的发电核心，在系统成本、在轨寿命与减重经济性中均有重要影响，电池技术响应需求持续迭代。太阳翼的物理结构决定了卫星的收纳包络，而其内部的微观发电单元则决定了航天器的生命周期与核心造价。在航天工程中，设计柔性太阳能阵列是一个复杂的过程，太阳翼不是一块简单的光伏电池，而是光伏电池与电气连接、辅材的结合。需要根据每次航天任务需求进行调整，一些工艺从裸露的太阳能电池出发，加入覆盖玻璃、旁路二极管和互联连接器，形成太阳能电池组件（SCA）。从物料成本拆解来看，光伏电池板占据了绝对的价值重心。据研究文献，三结砷化镓电池片占太阳翼总成本50%，部分场景下电池板及相关电路可能占太阳翼系统总成本高达70%。电池电路是抵抗极端空间环境的最前沿防线，也是整个系统使用寿命、运行稳定性的重要决定因素。在轨运行期间，CIC单元必须直接承受高能带电粒子辐照、原子氧侵蚀以及剧烈的高低温交变热循环等严苛考验。互联电路与封装材料的可靠性直接决定了卫星的在轨寿命。为应对这些挑战与商业降本诉求，当前核心电池组件正向多种技术路线演进，主要包括晶硅（如PERC与HJT）、三结砷化镓、单结钙钛矿以及晶硅-钙钛矿叠层电池等。我们认为下一代光伏电池电路的技术演进路径，应以系统视角看待，响应整体系统低成本、高寿命、重量减轻、柔性化的需求。
太空极端环境与柔性化趋势，共同驱动太阳翼辅材体系发生跨代重构。在电池电路之外，辅材构成了组件的物理骨架与防护屏障，主要包括封装系统、底层基板，以及实现物理粘接的胶黏剂等。传统刚性太阳翼的辅材高度依赖厚重的掺铈玻璃盖板、铝合金蜂窝基板与空间级硅胶。在轻量化诉求下，新一代封装材料正全面向超薄柔性玻璃（UTG）、无色透明聚酰亚胺（CPI）薄膜方向演进。这种材料学演进必须首先跨越太空极端环境对辅材的底线约束。在低地球轨道（LEO）中，太阳翼辅材是抵御极端环境的“第一道防线”，一方面，含量极高的原子氧会产生强烈的氧化与剥蚀作用，直接导致材料变质、性能退化甚至失效；另一方面，封装辅材还需长期承受高能粒子辐射、高达正负150摄氏度的剧烈高低温热循环、空间碎片冲击等问题。为了抵御上述侵蚀，封装系统的核心功能需要包括抗辐照和环境保护、高光学性能及稳定性、热管理能力、符合要求的机械支撑及保护等。传统组件普遍采用掺铈玻璃，但因其刚性固有属性无法用于柔性太阳电池。面对太阳翼柔性化趋势，新一代辅材必须在满足航天级物理耐受性的前提下，选用或开发柔性、耐高温的保护层材料，主要有超薄柔性玻璃（UTG）和透明聚酰亚胺（CPI）薄膜两类封装材料。当前材料领域进展较快，例如蓝思科技2026年3月表示其针对太空极端环境研发的UTG柔性玻璃薄至30-60微米，弯折半径低至1.5mathrmmm，而部分企业研发的透明聚酰亚胺（CPI）薄膜的弯折半径则可达1mm以下，这使得辅材系统能够更好地适配下一代大功率卷展式太阳翼的紧凑收纳需求。

从早期单晶硅到现代三结砷化镓，具备高转换效率与强抗辐射能力是成熟太空光伏电池技术核心特征。自1958年美国\“先锋一号\“卫星首次将单晶硅太阳电池引入太空以来，光伏组件正式确立了其作为航天器基础能源的地位。美国贝尔实验室1954年研发的单晶硅太阳电池，首次采用\“扩散和掺杂\“现代半导体技术，转换效率只有6%，是世界上第一个有实用价值的太阳能电池。“先锋一号\“卫星的单晶硅组件单组件功率50mathrmmW，持续工作七年（此前卫星全部采用化学电池，寿命约两星期)。然而，随着航天器对功率与运行寿命要求的不断提升，到了20世纪80至90年代，砷化镓（GaAs）材料凭借更优异的光电转换效率与抗空间辐照性能，逐步替代传统晶硅，开始成为地球同步轨道卫星、深空探测等任务的卫星主力电源，中国自1970年代开始研制此类电池,至九十年代末单结GaAs/Ge电池实现量产。当前，中国的卫星和航天器主要采用三结砷化镓电池，其结构为GaInP/GaAs/Ge,由Ge底电池、GaInAs中电池和GaInP顶电池构成。
三结砷化镓在传统航天任务中表现优异，但其复杂的制造工艺与高昂成本掣肘大规模应用。砷化镓电池的制备高度依赖单晶锗（Ge）或砷化镓作为衬底，且核心环节必须使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备进行外延生长。这种外延工艺不仅生产周期长、能耗大，且设备及原材料成本极高，推高了最终组件的造价。在早期高轨卫星与空间站应用中，其价格曾高达每平方米100万元以上；即使经过近年来产业化降本，目前市场价格仍处于每平方米20万元左右。为突破性能与成本的物理边界，当前产业界与学术界主要围绕多结化提效与薄膜柔性化降本两个方向展开技术攻关。在提效方面，业内通过倒装失配外延与半导体直接键合技术，积极向四结、五结甚至六结架构演进，理论转换效率达到50%以上，四结电池最高效率达到35.3%，五结电池最高效率达到36.0%，但是，四结和五结电池都未达到量产实用状态。例如，国内外机构研发的倒装失配多结砷化镓太阳能电池，将电池叠层在硅基底上其实验室光电转换效率已突破至约35%，国内上海空间电源研究所、天津电源研究所自2010年起也在持续跟进此方向。此外，柔性薄膜砷化镓技术成为降本关键破局路径。该技术主要采用低应力倒装多结设计与解键合（外延剥离）工艺，以GaAs为基底，采用低应力倒装多结太阳电池外延结构设计和生长，通过解键合剥离，制备三结柔性薄膜砷化镓太阳电池，而GaAs衬底可多次重复利用，从而在物理形态与制造经济性上显著拓宽了砷化镓路线的应用边界。

面对三结砷化镓的高昂成本，部分商业航天企业（如SpaceX）在早期星链组网中采购了PERC晶硅电池，P型HJT等晶硅电池仍是太空光伏重要的过渡路线。晶硅电池在太空中应用正越发受到关注，其中p-HJT和p-PERC表现出较好的抗辐照性能。P型晶硅异质结（P-HJT）电池是当前最重要的商业化过渡路线，具有较高的光电转换效率。而在太空应用中，P-HJT展现出两大重要性能优势。一方面是较优的抗辐射与自修复机制。由于P型硅衬底采用空穴作为多数载流子，其迁移率对辐射引发的晶格缺陷敏感度较低，具有较强的抗辐照性能且硼掺杂结构引入的缺陷在退火条件下具备自我修复能力，在太空环境-150摄氏度至200摄氏度的剧烈温差循环中P型硅的缺陷动力学行为有利于维持较为稳定的电学性能。另一方面是以薄片化实现轻量化应用的潜力。HJT电池将硅片厚度从180微米降低至50-70微米并以轻质柔性封装代替传统结构，可将能质比提升至接近砷化镓电池的水平。在产业化进程上，目前P型HJT电池被视为中短期内的重要技术路线,基于HJT电池地面光伏的庞大制造基础实现快速降本,据业内人士，按照太空光伏产品为地面光伏的20-40倍溢价计算,HJT太空电池的价格区间在数十元/W水平，相较于砷化镓价格仍有较大降幅。
制造方面，P型晶硅异质结（HJT）电池生产工艺特征带来较好的柔性化潜力和降本优势。在制造环节，HJT电池相较于传统晶硅电池繁杂的高温工序，生产流程仅包含硅片制绒清洗、PECVD沉积正反面本征非晶硅膜层和掺杂微晶硅膜层、PVD沉积正反面TCO薄膜、丝网印刷正反面栅线电极及低温固化等工艺流程等核心步骤，结构决定性质、工艺影响性能。一方面，低温工艺意味着对于柔性物理形态的更大适配潜力，更容易与柔性封装技术相结合。传统的晶硅高温扩散工艺通常在700摄氏度以上的环境中进行，要求硅片具有一定厚度以承受热应力，无法真正制成柔性结构。而HJT电池生产全过程处于低温环境，使得超薄硅片得以在维持较高良率的前提下进行生产，物理厚度可安全减薄至50至70微米级别，确保了底层组件具备优异的抗形变能力，更好地适配下一代大面积卷展式（ROSA）太阳翼的紧凑收纳需求。另一方面，HJT路线能够有效利用当前地面光伏产业已有的庞大且成熟的供应链基础设施，并且得益于较短的工艺流程，HJT产线具有极高的自动化率，其制造过程相比其他复杂晶硅路线可大幅节约能源与人工消耗。综上所述，工艺特征带来了更好适配柔性形态的潜力，而更充分利用当前地面光伏产业已有基础设施也意味着更大的降本空间。
商业化方面，P型HJT在太空光伏领域应用进展快速，是中短期内的重要选项。在海外市场，部分光伏企业在太空HJT领域已斩获大额商业订单并实现量产突破。例如，美国太空光伏公司Solestial通过HJT技术在典型的轨道工作温度（80摄氏度）下获得了较高的绝对效率，在太空中有更好的效率表现。在国内市场，相关电池制造企业已具备实质性的海外出货与打样测试经验。例如，金刚光伏基于其深耕多年的异质结（HJT）技术，开发了针对太空辐射和极端温差的P型超薄HJT电池，目前已获得国内外多家太阳翼制造商及卫星公司的送样需求，正处于紧密的环境可靠性测试与对接阶段；东方日升异质结技术已有多年技术积累，旗下超低碳210HJT伏羲系列产品累计出货已超10GW，公司的p型超薄异质结系列产品为特种产品，具备根据客户需求批量交付p型超薄HJT产品的能力，并且该系列产品在海外地区已有小批量出货经验。我们认为，这一系列海内外HJT在太空光伏领域应用的进展，在一定程度上说明了P型HJT是中期内非常重要的太空光伏技术路线选项，未来有望进一步转化为订单放量。
尽管晶硅电池在当前展现出良好的商业化潜力，但理论转换效率难以突破上限，钙钛矿叠层有望突破瓶颈。为进一步提升光电转换性能，晶硅-钙钛矿叠层电池成为突破单结效率极限的核心技术方向。当前，业界普遍认为主流晶硅太阳能电池转换效率已接近理论极限，发展接近技术瓶颈。单结钙钛矿电池的Shockley-Queisser极限约为33%，与晶硅电池相当，但若与晶硅电池形成两层叠层结构时理论极限可逼近45%。在微观物理机制上,叠层技术通过\“光谱互补\“实现了对太阳光谱的梯级吸收：采用带隙较宽（约1.68至1.80eV）的钙钛矿材料作为顶电池，负责吸收高能的紫外和可见光光子；采用窄带隙的晶硅作为底电池，吸收透射的近红外长波光子，二者相互配合能够避免单结器件中高能光子的热化损失，进一步提升了太阳能利用率和光电转化效率。晶硅-钙钛矿叠层电池主流结构主要包含两端(2-T)单片集成结构、四端(4-T)结构等，光学和电学的耦合与独立性有所差异，制备工艺和对光谱变化的敏感度亦有所差异。目前在实验室中，钙钛矿/晶硅两端叠层电池的认证效率已超33%，成功突破了单结电池的29.4%理论极限。
在底层晶硅电池中，HJT电池被认为是钙钛矿叠层理想的底座选项，当前HJT/钙钛矿叠层路线产业化进程加速演进。一方面，HJT结构优异的开路电压能够更好地与钙钛矿电池的特征相匹配，减少电池之间的电压损失、提升整体效率；另一方面，HJT电池的制造工艺相对成熟、与钙钛矿制造流程的兼容性更强，本身采用低温料浆和低温烧结工艺，适合与钙钛矿叠层后金属电极固化。在原HJT电池生产线上生产晶硅/钙钛矿叠层电池，只需增加部分钙钛矿设备，且一部分材料和设备可以通用，这为基于现有基础设施的大规模生产和应用提供便利。当前，晶硅-钙钛矿叠层电池的产业化进程正呈现加速态势。在效率端，国内企业在晶硅-钙钛矿（尤其是HJT/钙钛矿领域)屡创纪录，例如隆基绿能的钙钛矿/晶硅叠层电池实现了34.6%的国际认证效率，安徽华晟的HJT/钙钛矿叠层效率突破34.02%等。在产能落地方面，国内头部厂商稳步推进量产，例如2026年3月，协鑫光电中标华能清能院1.2MW商用钙钛矿/晶硅HJT叠层组件采购项目。我们认为，叠层技术正跨越基础实验阶段，实验室阶段已展现出的性能显著优势和当前产业化发展阶段具备了逐步确立走向GW级规模量产的工程基础。

钙钛矿材料凭借独特的微观晶体结构与物理机制，能够更好地适配太空极端环境。从定义来看，金属卤化物钙钛矿是一类通式为mathrmABX_3的三维立方晶体材料，A位通常为一价阳离子（如甲眯、甲铵或无机铯离子），B位为二价金属阳离子（如铅或锡），X位为单价卤族阴离子（如碘、溴、氯）。这种丰富的离子组合赋予了其极高的缺陷耐受性与灵活可调的光电特性。钙钛矿电池的特性使其在太空场景极端环境的适配上具有显著优势，一方面在传统地表环境中，水分和氧气极易溶解和氧化其功能组分是导致器件降解的重要影响因素；然而在超高真空的太空环境中水氧分子几乎不存在。另一方面，文献表明，钙钛矿材料面对辐射展现出固有的缺陷容忍性和自愈特性，面对太空高能粒子（如质子、电子）辐照的极端环境挑战，相较于传统共价键合的晶硅或砷化镓材料在受粒子轰击后易产生不可逆损伤，钙钛矿表现出独特的\“软晶格\“特性,可以通过晶格振动和离子重排吸收和耗散辐射能量。由于其内部缺陷形成能较低，辐射产生的晶格畸变与空位，能够在光照或适度热退火条件下，通过微观离子的动态迁移与重排实现自我修复，有效抑制了辐射缺陷的持续积累。
钙钛矿电池具备超轻、超薄、原材料丰富、易制备、天然适配柔性化结构等核心优势。一方面，钙钛矿具备相较于传统晶硅材料高出一到两个数量级、与砷化镓基本处于一个水平的光吸收系数，这意味着在工程应用形态上仅需几百纳米级别的极薄光吸收层即可实现高效的光子收集；另一方面，制备工艺上钙钛矿可以通过溶液合成、气相沉积等灵活的工艺手段制备获取，其中溶液合成方法具备工艺简单、成本低廉等显著优势，有效降低单位面积成本；此外，溶液加工特性支持柔性基底制备，采用柔性衬底（PET,PEN,PI等）制备钙钛矿电池能够获得比刚性基底更高的比功率。在可调节性方面，相较于传统晶硅、砷化镓等钙钛矿材料往往具有很高的缺陷耐受性和掺杂灵活性，掺杂或添加不同的阳离子、阴离子能够有效调节物化性质。我们认为，钙钛矿电池的柔性+轻量化是有利于大批量、高频次卫星能源系统运输和获得更高的能源效率，有利于显著降低巨型星座系统的单位发射成本，而适配极端环境挑战的更优性能也进一步放大了上述优势，钙钛矿电池路线将是太空光伏的“终极”解决方案。
尽管纯钙钛矿光伏组件在理论上具备极佳的空间适配性，但其大面积制备仍面临诸多工程挑战，当前产业界正通过持续的在轨实测与产线扩容稳步推进其商业化进程。在制造端，理论上优异的钙钛矿材料在大批量制备时面临挑战。一方面是大面积模块的均匀性，当前大多数高效钙钛矿电池的制造尺寸不超过1平方厘米，而当组件面积扩展至典型太阳能电池板组件的几十平方米量级，受限于大面积涂布工艺的成膜均匀性，其光电转换效率会出现显著下降。另一方面是模组尺度下的封装良率，钙钛矿材料结晶的工艺窗口时间极短，微小的微粒或成膜不致密都会导致大面积组件失效,对产线良率控制提出了极高要求。在应用端，钙钛矿需面对高真空释气、紫外降解以及剧烈热循环等复合应力，且目前行业尚未建立统一的空间可靠性认证体系与测试标准，制约了其作为主能源的规模化搭载。与此同时，产业界正在积极推进在轨实测，以获取更多实际运行结果供进一步迭代优化。例如，上海港湾旗下伏曦炕空公司自主设计、研发的的钙钛矿电池已搭载于\“天雁24星\“等卫星进入太空在轨稳定运行9个多月，对比入轨初期遥测数据，在同等光照条件下，钙钛矿太阳电池输出电压较为一致，约2.8mathrmVsim3.0mathrmV，输出电压几乎无衰降。初步证明了纯钙钛矿在真实太空极端环境下的短期生存能力，但距离证明其能满足航天器5至10年的全寿命周期可靠性仍有一定距离。在产业化进度方面，钙钛矿电池正处于从实验室到量产的跨越期，部分量产关键技术正在被攻克，例如2025年12月南京大学团队与仁烁光能联合发表于Science的工作，通过开发一种策略使得在1.2times0.6平方米的基板上制备出从中心到边缘都非常均匀的高质量钙钛矿薄膜，解决了规模化制造中的核心痛点。我们认为，长期以来制约钙钛矿技术从实验室走向产业化的三大瓶颈一一大面积制备时的薄膜质量、环保工艺与长期可靠性在中远期有望被逐步攻克。

CPI膜：轻量化、柔韧性等指标优异，是柔性太阳翼正面封装材料的优选方案。无色透明聚酰亚胺（CPI）薄膜凭借底层的分子改性机制与优异的物理性能，已成为突破太空组件轻量化与高收纳比瓶颈的核心选项。CPI作为轻量化、高透光、耐极端环境的柔性封装材料代表，已成为国际航天领域的重要选择。一方面，CPI膜具有接近光学玻璃的超高透光率，可见光透过率提升至90%至95%。另一方面，在太空极端环境中，CPI薄膜具有超轻量化特征，密度仅为传统光学玻璃的五分之一至六分之一，能显著降低卫星整星质量；其工作温度覆盖-269摄氏度至+400摄氏度，可有效应对低轨空间的剧烈昼夜温差。在柔韧性极限方面，CPI膜具有相当优异的机械强度与柔韧性，发表于《高分子学报》的一篇文章中相关力学测试表明，经过改性的CPI薄膜经历高达40万次的反复弯折后，光学性能基本不变，力学性能保持率超过92%且未出现断裂损伤，适配卷展式太阳翼的严苛收纳需求。此外,CPI薄膜还可集成转光功能,将太空有害的短波紫外线(250mathrm-300mathrmnm转化为电池可吸收的可见光，在保护组件的同时能额外提升输出功率0.3–0.5%，同时保护背板材料免受紫外降解。目前CPI薄膜市场的生产厂商较少，主要集中于日、韩两国，且发展速度较为缓慢，已知实现量产的CPI薄膜厂商主要包括：韩国可隆KOLON、日本住友化学、SKI。国内CPI薄膜生产厂商由于起步较晚，主要生产商包括瑞华泰、长阳科技、道明光学等，目前处于研发和测试验证阶段。


超薄柔性玻璃（UTG)：空间环境免疫力与物理性能优势，聚焦高可靠、长寿命柔性太阳翼正面封装。UTG的主要成分为无机二氧化硅。一方面，UTG玻璃具有更轻量化^+高机械强度属性，厚度低至20微米，重量相较传统刚性玻璃降低80%以上，弯曲寿命超过20万次；另一方面，UTG玻璃具有高透光+光学稳定性，其可见光透光率可达92%至94%，接近玻璃本体光学性能，且在长期太空服役中几乎无光学衰减。在稳定性上，其主要成分系二氧化硅，热膨胀系数较低，可耐受极端高低温循环、高活性原子氧侵蚀、太空紫外辐照等因素。在制造端，UTG的制备工艺可采用一次成型（如狭缝下拉、微浮法、溢流下拉法等）或二次成型（玻璃原片减薄）工艺制造。与工序更加复杂、良率更低的二次成形法相比，一次成形法减少了化学减薄的环节，可以大幅提升整体良率，降低制造成本，虽然技术难度大，利润率也更高。在商业化格局方面，全球高端UTG原片的生产技术长期由德国肖特、美国康宁以及日本NEG等少数海外企业主导。近年来，国内产业链正加速追赶，部分头部电子玻璃制造企业已在瀑布流等一次成型工艺及航天级精密加工环节取得突破，部分航天级UTG产品已进入在轨稳定运行或核心商业航天客户的紧密送样验证阶段。