2026年机械行业太空光伏深度报告：双轨驱动，商业航天+算力革命，太空光伏迎新纪元

太空光伏：商业航天与算力革命双轨驱动下的太 空唯一主能源

1.1 商业航天进入高频发射期，低轨星座为必争之地

2025 年，全球航天活动显著提速。国家航天局等部门或机构的统计数据 显示，2025 年全球共进行了 323 次航天发射，入轨航天器 4508 颗，其中， 中美两国贡献近 90%：美国全年航天发射 193 次、入轨航天器 4024 颗；中 国航天全年发射次数达到 92 次，入轨航天器 377 颗，发射次数创历史新高。 2023-2025 年间，全球航天发射次数增速维持在 20%左右，航天活动加速发 展，商业航天成为主导动力。据智研航天统计，2025 年全球商业发射占比首 次突破 70%，成为推动发射频次增长的核心动力，全球航天产业进入商业化主 导的新阶段。据国家航天局公布数据，我国 2025 年商业航天发射 50 次，入轨商 业卫星 311 颗，分别占比我国全年宇航发射次数和入轨卫星总数的 54%、84%； 美国方面，仅马斯克的 SpaceX 就以 165 次贡献了美国 85%的发射任务，商业化、 规模化特征明显。

卫星的轨道是先占先得的稀缺资源，倒逼全球低轨卫星申报、发射加速。商业 卫星作为商业航天重要的场景之一，其轨道高低影响成本和传输效率，轨道越高， 其覆盖面越广、但发射成本也越高且信号损耗大。根据轨道高度的不同，可分为低 轨卫星（LEO）、中轨卫星（MEO）、高轨卫星（GEO）。其中低轨卫星（200-2000KM）， 兼具成本低、时延短、信号强的优势，成为各国争抢的对象。赛迪研究院的数据显 示，低轨道最佳容量约 6 万颗卫星；而根据太空与网络的测算，即便按 50 公里的 星间最小安全距离算，低轨道最多也只能容纳 17.5 万颗卫星，而目前全球申报总 量已超过 130 万颗。

1.2 AI 驱动数据中心用电快速增长，太空算力成新趋势

电力供应能力可能成为 AI 产业扩张的关键限制因素，寻找供电的长期替代方 案迫在眉睫。当前 AI 的需求正以“非线性速度”增长，以美国为例，据美国能源 部预估，到 2030 年，美国数据中心的电力消耗量将从 2024 年的 183TWh 增加 至约 425TWh，占全国总用电量的比例将从 4%上升至接近双位数。而美国能源信 息署预计，2025-2026 年美国电力消费将维持 2.3%-3.0%的增速，施耐德预警显 示，若维持目前备用容量水平，到 2028 年用电尖峰时段的全美发电量将出现实质 缺口，2033 年电力缺口或将高达 175GW。 太空算力能够突破地面 AI 算力资源与场景瓶颈，由“天感地算”革命式迭代 至“天数天算”。太空算力可以将服务器、AI 芯片、存储设备等计算资源部署在近 地轨道、地球同步轨道等太空环境，构建"太空数据中心"，实现数据采集、处理、 存储与输出全流程在轨完成。按距离地球远近，可以分为轨道级数据中心和未来可 能部署在月球等天体表面甚至深空位置的数据中心，如左下图所示。目前讨论的太 空数据中心为前者，如右下图所示：星间激光链路（ISL）连接各个计算节点；左 侧的大型舱体是核心算力单元；上方的中继/计算卫星负责数据的中继传输或分担 部分计算任务；图中右侧终端节点可与地面或其他星座进行数据交互。

目前中美超百 GW 布局均处于初期验证阶段，为太空光伏的应用描绘更广阔 的蓝图。全球多个国家明确布局 GW 级算力载荷，其中中美落地速度最快，譬如 国星宇航计划 2035 年前构建完成由 2800 颗算力卫星组成的太空算力网络；2025 年 11 月，SpaceX 创始人马斯克首次提出，未来每年要向太空部署 100GW 的太 阳能 AI 卫星能源网络的战略规划，同时表示太空光伏能够以最低的成本大规模驱 动并运行人工智能；2026 年 1 月 22 日，马斯克于瑞士达沃斯论坛宣布，SpaceX 与特斯拉将在未来三年建设 200GW 太阳能产能。

1.3 光伏：太空供电系统唯一解，降本增效进行时

太空光伏与其他能源和地面光伏相比具有多方优势，是当前太空能源的主流 选择。在太空环境下，化石燃料面临高成本与补给难题，化学电池能量密度低且无 法自补电，仅能作为临时储能，核能则受制于技术复杂度与安全风险，短期内难以 在商业低轨场景规模部署。相比之下，太空光伏具备“24/7 无间断、无燃料、无补 给、稳定、轻量化、可折叠展开”等等独特优势，已被视为太空算力数据中心的唯 一主能源形式。据 Lumen Orbit（现 Starcloud）测算，与地面算力相比，太空算 力长期运行成本远低于地面部署方案。而马斯克则在 2 月 5 日的访谈中表示，太 阳能电池板在太空中的发电功率大约是地面的五倍，他预计三年之内太空将是部 署人工智能的首选地。 太空中的光伏阵列以卫星太阳翼的形态存在，单星功率需求变化驱动卫星质 量攀升。太阳翼（太阳电池阵）是光伏电池片通过串、并联形式组成的阵列，一般 而言安装在卫星的两侧，在未来的太空算力系统中依旧是能源系统的核心组成部 分，二者在基础形态、核心结构与功能基本一致。据艾瑞咨询测算，目前能源系统 的成本约占整星的 22%，而太阳翼作为核心发电单元，在能源系统中占据更为关 键的地位。由于卫星性能升级和载荷扩展，单星功率需求正发生量级变化，同时带 来的最直观的变化是卫星质量明显增大，BryceTech 发布的《2025 版小卫星数据 年报》数据显示，2021 至 2024 年，全球小卫星平均质量持续上升，剔除星链与 OneWeb 样本后，2024 年平均质量是 2023 年的两倍左右。

火箭运力与发射成本的双重约束，倒逼太空光伏领域加速推进降本增效进程。 当前国内卫星运力严重短缺，现役运载能力最大的火箭长征五号的近地轨道运载 能力为 25 吨左右，约为美国火箭运力的六分之一。而卫星质量是火箭发射成本的 重要影响因素，国内商业卫星发射报价集中在每公斤 5 万-10 万元甚至更高；美国 方面，SpaceX 猎鹰 9 号火箭不考虑助推器回收时，成本略高但仍低于 2.8 万人民 币/公斤。在火箭运力短缺的前提下，如何在满足日益增长的单星功率需求的同时 将成本尽可能地降低，是当前太空光伏的重要课题。整体而言，太阳翼在降本增效 维度有以下演化趋势： 1）面积规模上，太阳翼面积持续增大。以 Starlink 卫星为例，StarlinkV3 对 于发电需求大幅增加，其太阳翼面积达 400 ㎡，是 V2 的 2 倍，V2mini 的 4 倍。 随着低轨通信卫星向高通量持续发展，太阳翼阵面扩张已成未来发展趋势。

2）结构形态上，从刚性向柔性太阳翼演进。太阳翼按基板类型，可分为刚性 太阳翼，半刚性太阳翼，柔性太阳翼。刚性太阳翼收纳体积较大，刚性与半刚性太 阳翼结构技术成熟、成本较低，但其收纳体积偏大、重量较高。相比之下，柔性太 阳翼采用超薄柔性基板，厚度一般不超过 0.5 毫米，整体厚度可控制在 1 毫米左 右；在相同面积下，重量可降低 20%–40%，电池片功率转换效率高于 30%。同时，其收纳体积较传统刚性太阳翼可减小 60%以上，展开后面积可达收纳状态的 1.5 倍及以上。柔性阵具有重量轻、收纳比高、功率转换效率高的优点，显著提高 卫星设计灵活性和在轨供电能力。

3）电池技术上，采用成本更低、更轻薄、光电转化效率更高的光伏材料。多 年以来，主流的太空光伏技术经历了从晶硅到三结砷化镓的演进，我们认为，未来 短期 P-HJT 硅基技术凭借显著的成本优势将成为主流技术路径，远期看好钙钛矿 叠层技术。

太空光伏技术迭代：当前三结砷化镓为主导，PHJT 与钙钛矿叠层或成未来短中期技术主流

2.1 极端的服役环境指引太空光伏技术迭代

与地面光伏相比，除了要满足轻量化、高效率的技术要求，太空电池板还需要 额外应对强辐射、高真空和大温差的太空极端环境。 1）强辐射。与地面环境不同，太空中没有空气阻力或大气散射，理论上光伏 电池可以接收全谱太阳辐射，但高能粒子辐射会对光伏电池材料的电子结构产生 影响，从而导致转换效率下降并影响电池寿命。 2）高真空。太空环境近似为真空，缺乏空气中的自然冷却作用。在太空环境 下工作的光伏电池，热量散发方式不同于地面条件，必须依赖辐射散热而非空气对 流散热。除此之外，低地球轨道中原子氧含量最高超过 90%，其与高速运动航天 器碰撞产生的相对动能高达 5eV，会对航天器表面材料产生强烈的氧化侵蚀和机 械冲蚀。 3）大温差。太空中的温差极大，卫星受阳光直接照射的一面可产生高达 100℃ 以上的高温，而太阳照射不到的另一面则可低于-200℃。极端温度和大幅度冷热交 变会影响材料中的应力，尤其在高温环境中进一步加速导致材料失效的化学反应 进程，这种工作环境对太空光伏电池的材料和结构提出了高要求。

2.2 当前：三结砷化镓电池因高效、抗辐照成为绝对主导， 但产能因资源与工艺受限

砷化镓电池的核心原理是“光生伏打效应”：阳光照到电池表面，被半导体吸收 后，光子把能量交给电子，使电子挣脱原子束缚，形成可流动的电流，但这里的半 导体材料不是晶硅而是砷化镓（GaAs）。将砷化镓做成三结叠层分频吸收阳光，这 就是三结砷化镓电池，也是目前空间单体太阳电池普遍采用的材料结构。QY Research 报告显示，全球有超过 95%的太空设备供电均使用锗衬底砷化镓电池。

三结砷化镓具备高效率、抗辐照、耐温差等优势，在技术指标上无可争议： 1）高光电转换效率：其用晶格匹配的三结结构分别吸收高、中、低能量光子， 极大拓宽光谱利用范围，光电转换效率量产效率稳定在 30%以上，而单结电池理 论效率为 30%（实际效率通常在 20%~25.8%之间），晶硅电池的理论上限仅有 29.4%。 2）抗辐射性能强：砷化镓电子结构特性决定了它抗高能粒子辐照的性能优于 硅太阳能电池，当高能射线撞击电池时，硅基电池中的载流子（电子和空穴）寿命 会显著缩短，导致电流和电压下降；而砷化镓的少数载流子寿命较短，辐射引起的 劣化效应更小，性能衰减远低于硅基电池。 3）耐温差性能好：与硅基电池相比，砷化镓太阳能电池温度系数（效率随温 度升高下降幅度）更小（硅基电池约-0.4%/℃，砷化镓约-0.25%/℃)，具备优异的 极端温差适应性。其在高温下仍能保持较好的工作性能，实验数据表明，砷化镓电 池 250℃高温下仍可正常工作，而硅电池在 200℃时效率大幅下降。 4）轻薄体积小：三结砷化镓电池制成柔性薄膜结构的比功率约为0.3~0.4W/g， 远高于 P-HJT 等硅基电池的＜0.1W/g，能够大幅降低发射重量与成本。