2026年电气设备行业耀看光伏第14期——柔性太阳翼成为新趋势，封装材料迎来发展奇点

柔性太阳翼是商业卫星发展的新趋势

低轨卫星产业进入快速发展阶段。海外以 SpaceX 公司“星链”计划为代表，截至 2026 年 3 月底，在轨卫星数量已超过 10000 颗，规模处于全球领先地位。“星链”商业模式 已经逐步成熟，2025 年用户数量突破 900 万，覆盖的国家或地区超过 155 个。根据海 外研究机构 Sacra 预测，2025 年“星链”收入约 100 亿美元，占 SpaceX 的 65%左右。 我国也在加快布局低轨卫星星座，目前以“星网”、“千帆”为代表，分别由中国卫星网 络集团有限公司、 上海垣信卫星科技有限公司负责实施。2025 年底，我国又向国际电 信联盟（ITU）申报了多个卫星星座计划，申报总规模超 20 万颗，其中 19.3 万颗卫星 资源的申请来自无线电创新院，这表明保轨占频工作已经上升至国家战略层面。

低轨卫星发射数量将快速增长。根据 ITU 频轨协调规则规定，申请频率和轨位后，7 年 内必须发射第一颗星，9 年内发射总数达到 10%，12 年内发射总数达到 50%，14 年内 整个星座必须要发射完成。预计 2030-2035 年将迎来低轨卫星发射高峰期，仅“星链”、 “星网”、“千帆”三个星座的年发射量就会突破 1.8 万颗。此外，太空算力进一步打开 市场空间，对应的卫星规模远大于通信场景。马斯克目标在 4-5 年将通过星舰完成每年 100GW 的数据中心部署，SpaceX、蓝色起源、Starcloud 等公司申请了太空计算星座， 我国也在推进建设三体计算星座、晨昏轨道星座等。

太阳翼是卫星的主要能量来源，随着卫星的功能越来越强大，太阳翼的发电功率也将持 续增加。以“星链”卫星为例，其卫星型号经历了多轮迭代，太阳翼面积从 V1.5 卫星 的 22.68 平方米增大到 V2 Mini 卫星的 104.96 平方米，预计 V3 卫星的太阳翼面积还将 进一步增大。对于 V2 mini 卫星而言，若采用刚性的晶硅太阳翼，预计太阳翼质量占比 将达到 40%（测算结果不代表实际情况），这将对卫星的发射和运行带来较大的挑战。

发射成本仍然是制约商业航天发展的瓶颈。从国内外运载火箭发射服务价格来看，按照 一次性发射理论运力计算，我国运载火箭的单位载荷发射服务价格仅略高于“猎鹰”9 火箭一次性发射，但比“猎鹰”9 火箭可回收发射价格贵很多。正是由于可重复使用火 箭技术的成功，加速了美国商业航天产业的发展。为了解决发射成本问题，一方面要大 力发展火箭可回收技术，另一方面也可以从卫星减重来考虑，比如使用功率更高、质量 更轻的太阳翼。

太阳翼技术发展趋势是从刚性走向柔性。太阳翼经历了球形体装式构型→柱形体装式构 型→带桨展开式构型→单板展开式构型→多板展开式构型→柔性化大型化的发展历程， 与刚性太阳翼相比，柔性太阳翼具有重量轻（面密度降低 50%以上）、体积小（同等面 积下体积缩小 60%以上）、适应复杂表面、抗振动和冲击能力强、设计灵活等优势，有 助于大幅降低卫星的发射成本，而且可减少燃料消耗以及执行更多任务。

柔性太阳翼分为折叠式（手风琴式）、扇形式、卷绕式三种。折叠式基板以“Z”型折叠 的方式收拢在一起，入轨后在展开机构带动下顺序展开。扇形式展开后接近于圆形的多 边形，在展开刚度/强度、收拢体积比功率等方面具有明显优势，其质量比功率可达 175 W/kg，体积比功率达到 33 kW/m3。卷绕式是近几年发展起来的技术，具有高质量比功 率、高收纳比、可卷绕等特点。

柔性太阳翼封装材料体系迎来新变化

结构：封装大幅简化，材料适配柔性

刚性太阳翼由刚性基板和刚性太阳电池组成，通常采用铝蜂窝夹层结构基板作为承载结 构，基板厚度为 20-30 mm，基板及其展开机构等机械部分质量占比超过 50%；由于基 板较厚且在收拢状态下太阳能电池板之间需要留有 20mm 左右的安全间距，导致收纳 体积较大。基板上方覆盖聚酰亚胺薄膜（PI 膜），PI 膜和太阳电池之间通过硅橡胶粘结； 受光面采用玻璃盖片封装，玻璃盖片和太阳电池之间也通过硅橡胶粘结。 柔性太阳翼采用复合薄膜结构作为基板，在收拢状态下基板处于贴合压紧状态，收拢体 积可以减少至刚性太阳翼的 1/10 左右。太阳电池和盖板玻璃同样需要具备柔性特点， 它们和基板通过封装用胶来粘结。由于柔性玻璃、封装用胶、薄膜电池以及基板的材质 不同，会导致层间存在残余应力，因此需要改进封装工艺及封装结构设计，以避免卷曲 过程中出现碎裂的问题。

从质量比功率来看，当太阳翼的功率小于 3kW 时，柔性太阳翼并没有展示出明显的优 势，原因是柔性基板与展开机构在柔性太阳翼中的质量占比较高。因此，当功率需求低 于 3kW 时，应该采用技术更成熟的刚性基板结构；当功率需求大于 3kW 时，柔性太阳 翼的比功率优势凸显出来。由于卫星功率需求越来越大，柔性太阳翼发展趋势是明确的。

PI 膜：综合性能优异，产品溢价显著

无论是刚性还是柔性太阳翼，PI 膜都是必不可少的材料。刚性基板粘贴 PI 膜是为了满 足太阳电池与基板间的绝缘要求，柔性太阳翼中 PI 膜则是基板的重要组成部分。PI 膜 是美国杜邦公司在 1960 年开发出来的材料，在较大温度范围具有优异的机械性能、电 气绝缘性能、化学稳定性和抗辐射性能。目前，适用空间领域的 PI 膜以热固型薄膜为 主，并且广泛应用在航天器热控和电子绝缘。

PI 膜要具备更优异的抗原子氧能力。随着航天器向多功能、长寿命的方向发展，传统的 PI 膜已不能满足抗原子氧侵蚀的要求，可通过磷改性或硅改性来提升抗原子氧能力。磷 改性 PI 膜是将含苯膦氧化物（PPO）基团引入到聚酰亚胺分子结构中，PPO 中的磷原 子与氧原子反应在聚合物的表面形成钝化层，该钝化层可以保护内层结构免遭原子氧的侵蚀。硅改性聚酰亚胺中的硅原子与原子氧相互反应可以在材料表面生成一层SiO2层， 对材料内部起到保护作用，而且在遭受损伤时还具备自愈合功能。

典型柔性太阳翼基板包含五层对称结构，中间增强层为玻璃纤维增强复合材料，靠近中 间层上下两层为胶黏剂层，胶黏剂层外侧为 PI 膜，胶黏剂层将增强层和 PI 膜粘结成整 体，同时 PI 膜外层还有原子氧防护层。原子氧防护层可以采用在柔性基板制备好后， 在 PI 膜表面刷涂防原子氧有机硅胶，也可在 PI 膜表面采用物理或化学的方法生长一层 原子氧防护层，或采用体材改性的具有原子氧防护能力的 PI 膜。

不同应用的 PI 膜价格差异巨大，低端电工 PI 薄膜为 20 万元/吨，电子 PI 薄膜与热控 PI 薄膜是 35-100 万元/吨，CPI 膜价格高达 2000-3000 万元/吨。根据盖德化工网，可 应用于太阳翼基板的 PI 膜（杜邦 Kapton 50EN）价格在 180 万元/吨左右，属于高端产 品的价格水平。

盖板：电池防护材料，技术路线多元

刚性太阳翼通常采用掺铈（Ce）的刚性玻璃作为太阳电池表面贴附盖板，以抵抗质子、 原子氧和紫外线等辐照，刚性玻璃厚度在 90-120m，其中二氧化铈的含量为 5%左右。 对于柔性太阳翼，为实现优异抗带电粒子辐照特性，通过降低玻璃盖片的厚度来实现柔 性封装，例如中国空间站实验舱的柔性太阳翼就采用了超薄柔性玻璃（UTG）做封装。 超薄柔性玻璃（UTG）技术难度较高，不仅要求柔韧性高、更薄更轻，还要能抵御住太 空的有害辐射和高速撞击，而抗辐照性能与减重减薄之间需要平衡。根据秦皇岛星箭特 种玻璃有限公司所述，从原材料配方调整到实验室研发，再到生产线投产，花费了整整 两年时间，而且生产流程有 50 多道工艺。此外，太阳翼多层结构中的应力不匹配容易 导致玻璃盖片碎裂，因此其封装结构需要针对性设计。

除了超薄柔性玻璃（UTG），透明聚酰亚胺（CPI）、赝形玻璃盖片（PMG）也可作为盖 板材料的选择。CPI 膜是以芳环和亚酰胺环为主要单元结构的聚合物，为提升 CPI 膜的 透光性，有研究者制备了含氟单体的聚酰亚胺薄膜，其透过率达到 91.4%，远高于传统 芳香族聚酰亚胺。在抗辐照性方面，引入含叔丁基、环己基和三氟甲基作为侧基，在电 子辐照后仍保持良好的可见光透过率和力学性能，然而也有研究表明在原子氧、质子辐 照和紫外辐照条件下透过率显著下降。