2026年第3周计算机行业周报：太空光伏能源迎来拐点时刻

太空光伏能源迎来拐点时刻

一、光伏成为太空能源唯一解决方案

在太空中，传统的化石能源存在存储风险高、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。和地面光伏不一样，太空光伏对材料的要 求非常高。现在普遍采用的是能耐高温和抗辐射的砷化镓，但也由此带来了一个 新的问题，就是材料成本太贵。一平米砷化镓的造价高达二三十万元，按照一颗 常规卫星 16 平方米的太阳翼面积来算，整个卫星光这部分的费用就要大几百万 元。如果要大面积发射卫星，这个成本显然很高。SpaceX 公司目前确定了 P 型 HJT 电池技术路线，将其作为太空太阳能电池大规模经济性量产的技术路线。根 据新能源智库，SpaceX 公司从 2023 年开始已经测试了上万片的 P 型 HJT 电池。 现在业内基本已经达成共识，钙钛矿叠层电池将成为未来太空光伏的主流路线。 中国之前在砷化镓领域并没有建立起明显的领先优势，但钙钛矿完全不一样。无 论技术储备，还是大规模生产能力，全都是独一档的存在。其中钙钛矿产能占全 世界的 60%以上，量产速度也至少领先美国 1—2 年。太空的光照强度和光照时 间要比地面强很多，同样一块光伏板，在太空的发电量是地面的 10 倍。

二、太空算力强依赖太空光伏发电

从技术演进看，行业正经历从天数地算到天地一体协同计算的跨越。早期的 卫星主要充当数据搬运工，受限于带宽和传输窗口，数据往往需要等到卫星过境 时才能下传，时效性以天甚至周为单位。现在的天数天算模式则让卫星具备了在 轨处理能力，相当于用计算换带宽，实现了从 0 到 1 的突破。根据能源一号，太 空光伏是太空算力数据中心的唯一主能源与系统级成本拐点：高日照效率与近乎 零边际电价让轨道数据中心十年总成本较地面下降一个数量级（约 820 万美元 vs 1.67 亿美元）；能源系统重量与柔性卷展结构决定卫星总体经济性与架构形 态，技术路线从“砷化镓—硅基 HJT—晶硅/钙钛矿叠层”演进直接重塑单位功率 成本与面密度，决定 GW 级算力中心的可规模化部署。太空算力建设节奏（从试 验星到 GW 级母舰）将反向拉动太空光伏装机与产业链，形成“算力—能源”强 耦合的指数级扩张路径。

光伏成为太空能源唯一解决方案

商业航天从“探索时代”迈入“产业化时代”，在火箭发射成本因可回收技术 而持续下行、低轨卫星星座大规模组网启动的背景下，一个被忽视的核心增量环节 正强势崛起——太空光伏。 在太空中，传统的化石能源存在存储风险高、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。例如，我国空间站“天和” 核心舱搭载的柔性太阳翼，为空间站长期在轨运行提供了稳定的能源保障。未来的 太空数据中心，需依托持续稳定的能源支撑海量算力运算，光伏更是目前唯一可行、 可持续的能源解决方案。 太空环境赋予了光伏技术远超地面的发电效率，更是让太空光伏优势更上一层 楼。在太空中，没有大气层的遮挡、散射以及昼夜交替、阴晴天气的影响，太阳光 强度比地面高出 5—10 倍，且能实现 24 小时不间断发电。 根据时代周报数据显示，地面光伏组件的转换效率普遍在 18%～24%之间，而 太空光伏采用的砷化镓组件转换效率已突破 30%，实验室效率更是达到 34.5%。这 种高效发电能力，使得太空光伏能够在有限的搭载空间内，为航天器提供充足的电 力，支撑各类高功率载荷的运行。

2.1.光伏能源增量市场到来

太空光伏的增量空间，核心来源于“卫星数量激增”与“单星功率扩容”的双 重驱动。从卫星数量来看，国际电信联盟（ITU）确立的“先占先得”规则，引发 了全球低轨卫星轨道与频谱资源的争夺战。 2025 年 12 月 25 日至 31 日，我国正式向 ITU 提交新增 20.3 万颗卫星的频率 与轨道资源申请，而全球备案卫星数量已超 10 万颗，其中美国以星链为主导，中 国通过 GW、千帆等计划申报 5.13 万颗。在严格的时限要求下，未来数年全球卫星 发射将进入爆发期，2025 年全球航天器发射数量已超过 4300 颗，同比增长超 50%， 近十年复合增速达 34%。

更关键的是，卫星功率需求正随性能升级持续提升。随着卫星承担的任务从简 单通信向太空算力、高精度观测等复杂场景延伸，电子元件数量大幅增长，能耗也 随之暴增，直接推动太阳翼面积持续扩容。 以 SpaceX 的星链卫星为例，其技术迭代清晰印证了这一趋势：星链 V1.5 太阳 翼面积超 22.68 平方米，V2Mini 版本提升至超 100 平方米，而 V2.0 版本突破 250 平方米，较早期版本实现了十倍以上的增长。 卫星数量+光伏面积双重大增，使太空光伏需求实现指数级增长。 随着 AI 算力需求的激增，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，成为部署高性能计算节点的理想场 所。 目前，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 GW 级基础 设施，Starcloud 也提出了建设 5GW 轨道数据中心的构想。

根据第一财经报道，埃隆·马斯克最近宣布每年要向太空部署 100GW 的太阳 能，从而建立 AI 卫星能源网络：他认为星舰火箭理论上可支撑 300-500GW/年的部 署能力，计划每年发射 100 万吨卫星 (每颗约 100 千瓦功率)，相当于部署 100 万 颗卫星，通过高带宽激光连接到 Starlink 星座。马斯克的理由是，太空太阳能无 大气衰减、无昼夜限制，能量密度是地面的 7-10 倍，而且可通过辐射天然冷却 AI 计算设备。所以，马斯克准备在 2030 年前实现首个 100GW 里程碑，远期产能目标 是超越全球发电总量，甚至考虑在月球建立 100 太瓦级的 AI 算力中心。

2.2.光伏技术演进

和地面光伏不一样，太空光伏对材料的要求非常高。现在普遍采用的是能耐高 温和抗辐射的砷化镓，但也由此带来了一个新的问题，就是材料成本太贵。一平米 砷化镓的造价高达二三十万元，按照一颗常规卫星 16 平方米的太阳翼面积来算， 整个卫星光这部分的费用就要大几百万元。如果要大面积发射卫星，这个成本显然 很高。

（一）马斯克采取 HJT 技术路线实现能量积累

SpaceX 公司目前确定了 P 型 HJT 电池技术路线，将其作为太空太阳能电池大 规模经济性量产的技术路线。根据新能源智库，SpaceX 公司从 2023 年开始已经测 试了上万片的 P 型 HJT 电池，才最终确定了这一技术方向。 N/P 型电池（或简称为 P 型电池）是太空太阳能的公认选型。太空环境面临质 子、电子等大量粒子辐射，其中高能粒子可以轻松穿过组件封装材料而达到太阳能 电池体内，并对衬底带来具有累积性、机械性、永久性特征的位移损伤，将晶格中 的原子撞离原位并形成缺陷与复合体。在这一地面光伏所不曾面临的衰减机制下，N 型电池的衰减率远高于 P 型电池，甚至在超高质子注量下可能会发生“类型反 转”。故而，从 1960 年代至今，太空太阳能的默认电池选型就是 P 型电池。 在 20 世纪的很长时间内，太空太阳能均选择 P 型的晶硅电池。进入 21 世纪 后，世界各国先后开始使用效率更高的 N/P 型三结砷化镓电池。三结砷化镓电池虽 然经历了从刚性到半刚性再到柔性的升级，但无论如何无法解决其因材料而导致的 生产成本过高的问题。其太阳翼组件折人民币约 1000 元/W，而整个太空太阳能系 统发射至空间后的成本更高。对于马斯克而言，若欲大规模实施太空 AI 算力卫星 集群项目，首先必须要使能源成本降 1 个数量级，故而必然要放弃三结砷化镓，回 到低成本的晶硅体系。 电池片占太阳翼的重量比例较高，而与重量正相关的发射成本占太空太阳能系 统成本比重较大。这导致：太空太阳能使用越薄电池片的，其度电成本越低。HJT 电池是双面对称结构，可实现 50μm 以下厚度并实现柔性可绕卷，而其他电池则完 全做不到这点。 马斯克目前正快速将“光储、火箭、AI 算力卫星”这三大模块整合为“银河之 心”，该计划将在数年内完成太空 100GW 的 AI 算力中心部署。故而，目前尚未量 产并解决稳定性问题的钙钛矿晶硅叠层电池，还有待于未来的技术成熟。

（二）太空环境挑战下新解决方案——钙钛矿

现在业内基本已经达成共识，钙钛矿叠层电池将成为未来太空光伏的主流路线。 中国之前在砷化镓领域并没有建立起明显的领先优势，但钙钛矿完全不一样。无论 技术储备，还是大规模生产能力，全都是独一档的存在。其中钙钛矿产能占全世界 的 60%以上，量产速度也至少领先美国 1—2 年。太空的光照强度和光照时间要比 地面强很多，同样一块光伏板，在太空的发电量是地面的 10 倍。 钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为新型光伏技术，凭借高效、低成本、轻量化、 柔性等优势，在地面光伏领域已展现巨大潜力。其晶体结构通式为 ABX3，通过化学 组分调控可灵活调节带隙，适配单结或多结串联结构。在太空应用中，传统光伏技术（如硅基、III-V 族多结电池）存在重量大、成本高、抗辐射性有限等问题。例 如，国际空间站的硅基太阳能电池阵虽能输出 120kW 功率，但单位重量功率仅 0.38W/g，且在电子辐射（1MeV）下效率衰减明显（初期 PCE 16.9%→末期 12.5%）。 相比之下，钙钛矿太阳能电池的单位重量功率可达 23W/g，且柔性特性适合制备 “可展开式太阳能阵列”，大幅降低发射成本。 航天器所处的太空环境极为恶劣，主要面临七大挑战，其中对光伏材料影响最 大的包括： 1. 高能辐射太阳风（质子、电子、氦核）、宇宙射线、范艾伦辐射带（内带捕 获高能质子，外带捕获电子）。影响：导致材料晶格缺陷、原子位移，引发性能衰 减。低地球轨道（160-2000km）中，电子（1MeV）和质子（100keV）通量分别可达 6×10³ /cm² s 和 10⁴ /cm² s。 2. 极端温度波动温度范围从-150°C 到+180°C，昼夜交替形成剧烈热循环， 导致材料热胀冷缩、相变甚至分解。 3. 高真空与原子氧高真空引发材料放气、冷焊等现象；200-800km 高度的原子 氧（占高层大气 80%）可腐蚀材料表面，破坏化学键。 4. 太空碎片地球轨道存在超过1.3亿块太空碎片，碰撞可能导致航天器损坏。 太空辐射包括质子、电子、中子、γ射线等，对钙钛矿的损伤机制如下：质子 与电子（直接电离辐射）：高能粒子撞击导致晶格原子位移，形成空位、间隙等缺 陷，引发电荷复合加剧。例如，1MeV 电子辐射剂量达 1×1015 粒子/cm² 时， MA0.7FA0.3PbI3 基器件会分解为 PbI2（光惰性相），导致其 PCE 从 20.6%骤降至 3.4%。 目前已经有论文提出了相关器件结构优化策略，同时指出具有优异抗辐射性能 的 CIGS 组件能够与钙钛矿组成叠层电池，能够兼具高辐射耐受性（85%效率保持 率）与轻量化（4W/g），是当前最有潜力的太空应用方案。 钙钛矿或成为未来太空光伏电池主要材料。

太空算力强依赖太空光伏发电

当大模型参数突破万亿、AI 训练功耗逼近城市级电网负荷，地面数据中心正 遭遇“能源—散热—扩展”三重硬约束；与此同时，低轨星座爆发式增长，却苦于 “天感地算”带来的带宽瓶颈与实时性缺失。在此背景下，太空算力应运而生—— 它将具备数据处理与计算能力的设施部署于太空轨道，利用全天候太阳能、真空天 然冷却和星间激光链路，构建起突破地面瓶颈的轨道分布式 AI 基础设施。目前， 我国已将太空算力纳入国家新基建布局，国内外 AI 卫星与太空计算卫星星座的相 继部署，标志着全球算力基础设施正开启向太空延伸的新纪元。 从技术演进看，行业正经历从天数地算到天地一体协同计算的跨越。早期的卫 星主要充当数据搬运工，受限于带宽和传输窗口，数据往往需要等到卫星过境时才 能下传，时效性以天甚至周为单位。现在的天数天算模式则让卫星具备了在轨处理 能力，相当于用计算换带宽，实现了从 0 到 1 的突破。 发射成本的断崖式下跌为太空算力组网提供了经济可行性。传统商业火箭发射 成本整体较高，比如阿里安-5G 火箭（Ariane-5G）的近地轨道发射成本高达 1.2 万 美元/kg，而随着 SpaceX 实现一级火箭回收，猎鹰 9 号在复用 10 次以上时，成本 已降至不足 1000 美元/kg。未来，全复用型星舰的设计运载能力可以超过 150 吨， 有望将发射单价进一步压低至每公斤数百美元甚至更低。谷歌的研究数据显示，当 发射成本降至 200 美元/kg 时，部署一套算力系统的发射经费将不再构成主要制约，这为大规模天基计算集群的建设扫清了障碍。

3.1. 国内太空算力迎来 DeepSeek 式爆发

国内太空算力建设正迎来 DeepSeek 式的爆发点。2025 年 11 月 27 日，北京太 空数据中心建设工作推进大会举行，标志着太空算力正式纳入北京国际科技创新中 心建设的重点布局方向。其第一代试验星辰光一号已完成产品研制，预计于 2026 年发射，用于验证在轨能源生产与散热等关键技术。根据规划，该星座的太空算力 将在 3 年内达到 1000POPS 量级；到 2030 年，算力总量有望提升至 40 万 P，这相 当于目前我国所有地面数据中心算力的总和。 除了北京的战略布局，多地政府也出台政策抢滩空天计算赛道。天津在人工智 能行动方案中明确提出超前布局空天计算，浙江则强调深化低轨卫星互联网与空天 装备制造的全产业链发展。之江实验室主导的三体计算星座已成功发射首批 12 颗 计算卫星，具备 P 级在轨算力，能够在轨直接处理遥感数据，极大缓解了数据下行 压力。国星宇航则提出了宏大的星算计划，旨在通过 2800 颗算力卫星组网，构建 覆盖全球的智能计算基础设施。

编辑：火腿肠