一、全球卫星发射迈入高频规模化阶段，打开太空光伏市场空间
电源是航天器最重要的分系统之一。目前卫星上采用的电源主要有太阳能电池电源、化学电源和核电源。太空中传统化石能源存在存储风险高、太空补给难度大等致命缺陷，而核能则面临技术复杂度高、安全管控严格等问题，难以规模化应用。相比之下，光伏技术可直接将太阳能转化为电能，具备持续性、稳定性和轻量化的核心优势，完美适配太空极端环境下的能源需求，成为航天器的核心能源方案。
航天电源系统分类
| 种类 | 简要介绍 |
| 一次性电源 | 主要有锌银电池组和亚硫酰氯电池，用于短期的主电源或应急、火工品点火辅助等 |
| 核电源 | 主要有放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和核反应堆热离子发电器三种，适用于光强低、核辐射、空间攻防、轨道机动和深空探测等 |
| 燃料电池 | 主要为采用质子交换膜的氢氧燃料电池，可作为大功率短期飞行任务航天器的主电源 |
| 太阳能热动力系统 | 采用的是热能-机械能-电能的转化方式，但系统十分复杂，目前较少使用 |
| 光伏电池阵——蓄电池组电源系统 | 由光伏电池阵、蓄电池组、电源控制设备等三部分组成：光伏电池阵通过光伏效应把太阳能转换为直流电，并由电源控制设备完成分流、稳压调节、充电控制等功能，向航天器各种载荷供电并对蓄电池组充电 |
资料来源：观研天下整理
卫星数量激增催生能源刚需，打开太空光伏市场空间。可回收火箭、一箭多星等技术的成熟落地，推动卫星发射成本大幅下降，助力全球航天发射进入高频次、规模化时代。根据数据，2025年全年全球卫星发射次数约 4000 次，增速超 过 50%。
卫星轨道主要分为低地球轨道（LEO，160-2000 公里）、中地球轨道（MEO，2000-35786 公里）、地球同步轨道（GEO，35786 公里赤道上空）。不同轨道的技术特性，决定了对应卫星的能源需求与光伏产品适配性的差异，其中低轨卫星凭借低延迟、发射成本低、适配高功耗载荷等核心优势，成为商业航天的绝对主流，预计其占全球商业航天卫星总量的比例将超 95%，是卫星互联网、太空数据中心等核心场景的主要载体，也因此成为太空光伏的核心需求场景。
不同轨道卫星比较
| 特性 | 低地球轨道LEO | 中地球轨道MEO | 地球同步轨道 GEO |
| 高度(km) | 160-2,000km | 2,000-35,786km | 35,786 km(赤道上空) |
| 运行周期 | 约90-120分钟 | 约 2-24 小时(通常 12小时) | 24小时(与地球自转同步) |
| 相对地面状态 | 快速移动 | 较慢移动 | 相对静止 |
| 单星覆盖范围 | 很小(需数百/数千颗组网) | 中等(需几十颗组网) | 极大(3-4颗可覆盖全球除极地) |
| 信号延迟 | 极低(20-40 ms) | 中等(100-150 ms) | 高(500-700 ms) |
| 路径损耗 | 低(信号强，终端可小型化) | 中等 | 高(需大功率发射/大天线) |
| 卫星寿命 | 短(5-7年，受大气阻力影响) | 中长(10-12年) | 长(15年以上) |
| 典型应用 | 宽带互联网(Starlink)、遥成 | 导航(GPS)、干线通信 | 广播电视、气象、应急通信 |
资料来源：观研天下整理
根据观研报告网发布的《中国太空光伏行业现状深度研究与未来前景分析报告（2026-2033年）》显示，当前全球低轨卫星赛道呈现 “美国主导，中国、俄罗斯等航天国家加速跟进” 的竞争态势。国际电信联盟规定 “先登先占” 原则，要求 7 年内必须发射首星，14 年内完成全部星座部署。我国国网、G60 千帆星座等六大巨型星座规划总卫星数超 5 万颗，较 2025 年全球已部署低轨卫星约 5000 颗的规模，十年将实现 10 倍增长。由此可见，未来仅国内星座组网规划所对应的太空光伏市场空间已极为可观。
数据来源：观研天下数据中心整理
二、AI巨头加速探索太空数据中心，催生更大太空光伏需求
太空光伏第二增长曲线来自数据中心。地面太阳能受昼夜交替、天气（阴雨云层）和季节影响，具有间歇性，数据中心必须依赖电网（通常包含化石能源）或昂贵的储能设备来维持 24/7 运行。而在特定的太空轨道中，卫星可以几乎全天候接收阳光照射，可完全依赖太阳能，实现真正的零碳排放。太空光照时长是地面的数倍，且没有大气层的遮挡和散射，光照强度也远超地面，同一块光伏电池在太空中的年发电量可达地面的 5-12 倍。
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，而太空拥有天然的真空散热环境与无限可利用的太阳能资源，是部署高性能计算节点的理想场景。在此背景下，全球多家 AI 巨头加速布局太空数据中心相关计划，进一步催生了更大的太空光伏需求。
如谷歌近期公布 Project Suncatcher（追日者计划），目标是构建由太阳能驱动的太空卫星网络，搭载谷歌自研的 TPU 芯片，在轨道上直接运行机器学习任务。谷歌已发布预印本论文，详细阐述了卫星星座设计、控制系统及 TPU 的抗辐射测试结果，计划于 2027 年初与卫星影像公司 Planet 合作发射两颗原型卫星，开展在轨硬件测试。
中国在太空数据中心领域的研发与落地进展同样迅速。2025 年 5 月，我国成功发射由商业航天独角兽国星宇航发起的 “星算计划” 首批 12 颗计算卫星，该批卫星搭载高性能 AI 计算载荷，单星算力可达 744 TOPS，计划构建由 2800 颗卫星组成的太空算力网络，总算力目标达 1000 POPS，打造全球全覆盖的太空算力网络。同时，北京邮电大学等科研机构正推进 “天算星座” 建设，该星座是面向科研领域的开放开源卫星计算平台。太空数据中心已成为各国航天产业未来的重点发展方向，也将持续释放更大的太空光伏市场需求。
太空数据中心计划一览
| 公司/机构 | 核心计划 | 战略定位 | 关键技术与方案 | 当前进展与时间表 |
| Starcloud | GW级太空算力集群 | 直接在太空建设 GW 级独立数据中心，主攻大规模 AI 训练。 | 能源： 24/7 不间断太阳能直供散热： 专利被动辐射散热技术硬件： 搭载 Nvidia 高性能 GPU | 2025 年： 已成功发射首颗演示卫星（算力较传统卫星提升百倍）。2026 年： 推进模块化发射，测试大规模集群组网。 |
| Microsoft | Azure Space | 将 Azure 云能力延伸至边缘(卫星/空间站)，主攻数据预处理与混合云。 | Azure Orbital： 地面站即服务AI Edge： 在卫星上直接运行 AI 模型筛选数据HPE Spaceborne： 国际空间站上的边缘计算节点 | 已在国际空间站 (ISS) 完成多轮HPE 计算机测试。Azure AI 模块已集成至多家合作伙伴的卫星中，实现商业化运行。 |
| Project Suncatcher | 利用卫星星座组成“轨道超级计算机”，主攻分布式训练。 | 硬件： 搭载自研 TPU (张量处理单元)通信： 自由空间光通信 (激光链路)实现卫星间高速互联 | 处于深度研发与原型验证阶段。计划于 2027 年 左右发射首批搭载TPU 的试验星座。 | |
| Amazon | AWS for Aerospace | 为未来的商业空间站提供全套云基础设施，打造“太空商业园区”。 | Snowcone/Snowball： 坚固型边缘计算设备SageMaker： 在轨运行机器学习推理服务 | 深度参与 Orbital Reef 商业空间站设计。已成功在 D-Orbit 卫星上测试AWS 计算与存储服务。 |
| Axiom Space | Orbital Data Center | 商业空间站模块中嵌入数据中心节点，服务于太空制造与科研。 | 模块化设计： 数据中心作为空间站的可插拔模块高速中继： 利用光通信中继网络连接地球 | 首个商业空间站模块正在组装中。预计 2026-27 年 首批数据中心节点随空间站模块入轨。 |
| Thales Alenia Space | ASCEND 项目 | 欧盟资助的宏大计划，旨在通过太空数据中心实现碳中和。 | 规模： GW 级供电能力组装： 依赖在轨机器人组装大型太阳能阵列传输： 仅通过光链路与地面交换数据 | 目前处于可行性论证与原型设计阶段。 目标是在 2030 年代实现大规模部署，以助力欧盟 2050 碳中和。 |
| NTT& SKY Perfect JSAT | Space Compass | 构建天地一体化的光计算网络，连接高空平台(HAPS)与卫星。 | IOWN： 创新光学无线网络技术架构： 整合 GEO 与 LEO 卫星资源 | 计划于 2026 年 启动光数据中继服务。 正在构建太空边缘计算平台。 |
资料来源：观研天下整理
三、太空光伏电池定调卫星供电能力，技术路线呈多元化竞争格局
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。当前太空光伏电池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）是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。
晶硅电池是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。
钙钛矿及叠层技术是未来潜在颠覆者。钙钛矿具有极高的能质比（可达30W/kg）、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。
太空光伏电池技术路线对比
| 比较维度 | 砷化镓 | 晶硅 | 钙钛矿 |
| AM0转换效率 | 30%-32%(量产)35.8%(实验室最高) | 17%-21%(组件级)24%-26%(电池片极限) | 20%-24%(单结)>30%(晶硅/钙钛矿叠层) |
| 抗辐照性能 | 极优(15年GEO轨道衰减约10-15%) | 较差(需厚盖片，同剂量下衰减快于砷化镓) | 优异(潜力)(具有质子损伤自修复机制，但耐紫外性差) |
| 稳定性(热/真空/紫外/机械) | 极高•热:耐受>300°C短时高温•真空:无挥发，化学性质惰性•机械:刚性强，抗热循环疲劳 | 高•热:稳定，但热膨胀失配易致隐裂•真空:稳定•机械:脆性大，易发生物理断裂 | 低/待验证•热:>85°C易分解(有机-无机杂化)•真空:存在组分挥发风险•紫外:强UV下晶体结构易降解 |
| 如何应对威胁 | 多结结构调优、掺铈盖片玻璃、外延剥离减薄 | 加厚物理屏蔽、预留衰减余量 | 致密阻隔封装、利用自退火效应修复辐射损伤、UV转换层 |
| 比功率(W/g) | 中0.5(薄膜剥离技术可达2+) | 低0.04-0.1(受限于硅片厚度和玻璃盖片) | 极高30(柔性衬底，理论极限极高) |
| 温度系数 | 0.1%~-0.2%/°C(高温下性能保持好) | -0.35%~-0.45%/°C(高温下功率损失明显) | 0.13%~-0.3%/°C(优于晶硅，略逊于砷化镓) |
| 制造成本(美元/W) | 极高(>$150/W)(外延生长工艺复杂) | 极低(<$1-$10/W)(依托成熟地面光伏产业链) | 理论上极低(<$1)(溶液旋涂/印刷工艺，材料廉价) |
资料来源：观研天下整理（zlj）
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