Space Photovoltaics: Reliable Energy from Beyond Earth, Targeting a Trillion-Dollar Market

随着可回收火箭技术成熟推动发射成本断崖式下降，商业航天正迎来 “摩尔定律” 时刻，进而引爆了对太空基础设施核心组件——太空光伏的巨大需求。

据东吴证券曾朵红团队 6 日发布的行业深度报告，2025 年全球航天器发射数量超过 4300 颗，同比增长超 50%，近十年复合增速达 34%。在国际电信联盟（ITU）频轨资源 “先登先占” 的规则驱动下，全球低轨卫星部署进入爆发期。

截至 2025 年底，全球备案卫星数量已超 10 万颗，其中美国以 Starlink 为主导，中国通过 GW、千帆等计划申报超 5.1 万颗。大规模星座的建设将直接转化为对高性能光伏电池的刚性需求，若假设年发射 1 万颗卫星，有望带来近 2000 亿元的太阳翼市场空间。

这一趋势正在重塑太空光伏的技术路径与市场格局。随着低轨星座向多功能、重型化演进，单星功率需求急剧攀升，例如 SpaceX 的 Starlink V3 卫星太阳翼面积较早期版本增长超 10 倍。与此同时，AI 算力向太空迁移的愿景正在打开行业的远期天花板，利用太空无限能源与低温散热环境构建 “太空数据中心” 已成新风口，若未来构建 10 GW 级的太空算力系统，太阳翼市场规模或达数万亿元。

发射成本下行与频轨争夺战

东吴证券表示，商业航天的快速崛起，核心动力在于运载成本的指数级下降。可回收火箭技术的成熟彻底打破了进入太空的经济壁垒，SpaceX 猎鹰 9 号的发射成本已降至约 1400-1800 美元/公斤，远低于传统航天发射。成本红利推动全球航天发射活动进入 “指数级” 增长周期，2025 年全球航天器发射次数预计超 300 次，较 2021 年实现翻倍。

除了经济性驱动，战略资源的稀缺性也是各国加速部署的关键。由于近地轨道频段与位置具有 “不可再生” 属性，且 ITU 规定了申报后 7 年内必须发射首星、14 年内完成整个星座发射的严格时限，抢占轨道资源迫在眉睫。目前，美国在发射数量与在轨存量上占据主导，中国正加速追赶，随着 “千帆”、“GW” 等星座计划的推进，数万颗规模的卫星发射将成为行业确定性趋势。

光伏：卫星价值链的 “能量心脏”

在卫星系统中，电源系统占据了举足轻重的地位。数据显示，电源系统在卫星整星制造成本中占比约 20%-30%，其中太阳翼（空间太阳电池阵）作为发电核心，价值量占比高达电源系统的 60%-80%。这意味着光伏电池实际上决定了卫星的供电能力及功率上限。

东吴证券表示，随着卫星载荷的升级，尤其是通信及算力需求的增加，航天器的功率需求稳步提升，带动太阳翼向大面积、高功率方向发展。以 SpaceX 的 Starlink 卫星为例，其太阳翼面积已从 V1.5 版本的 22.68 平方米演进至 V3 版本的 256.94 平方米，实现了数量级的增长。载荷升级推动太空光伏产业从单纯的组件制造迈向 “量价齐升” 的阶段，大面积、高转换效率的太阳翼已成为商业航天竞备的关键资源。

技术路线：成本与性能的博弈

东吴证券表示，当前太空光伏的技术路线呈现出多元化竞争态势，核心在于成本与性能的平衡。

• 砷化镓（GaAs）： 目前国内的主流选择。其优势在于转换效率高（组件效率可达 30%+）、抗辐照能力强、高温稳定性好，完美适配长寿命、高可靠性的高端任务。但其劣势在于成本高昂（约 20-40 万元/平方米，测算约 1200 元/W）且产能有限，难以支撑大规模星座的低成本爆发需求。
• 晶硅电池： SpaceX 的选择。得益于极低的发射成本，Starlink 采用了成本更低的地面级加固型晶硅电池，通过增大电池面积来弥补效率（约 20%）的不足。对于发射成本较高的主体，晶硅电池较低的能质比（功率重量比）是主要制约。
• 钙钛矿及叠层技术： 未来的潜在颠覆者。钙钛矿具有极高的能质比（可达 30W/g）、轻量化以及低成本制造潜力。虽然目前在太空极端环境下的稳定性仍需验证，但其与晶硅结合的叠层技术有望突破效率瓶颈，成为太空供电的更优方案。

太空算力：打开万亿级远期空间

除了通信星座，太空经济正向算力与数据中心延伸。东吴证券表示，AI 算力需求的激增使得地面数据中心面临巨大的能耗与散热挑战，而太空具备天然的真空散热环境与无限的太阳能资源，是部署高性能计算节点的理想场所。

目前，包括北京 “辰光一号”、之江实验室 “三体计算星座” 以及国星宇航的 “星算计划” 等已启动技术验证。海外方面，马斯克曾表示星舰将实现在轨吉瓦级基础设施，Starcloud 也提出了建设 5GW 轨道数据中心的构想。太空算力对能源的需求远超传统卫星，若未来实现 10 GW 级的太空算力部署，按现有价格体系测算，太阳翼市场规模有望达到数万亿元级别。