未来天玑|2025商业航天10大新赛道—

你好太空 2025-12-17 17:16:37 行研资讯 3690 1

2025商业航天10大新赛道——柔性太阳翼

传统刚性太阳翼已难满足高功率卫星的需求。相比之下，柔性太阳翼以轻薄、可卷曲和大面积展开的特性，正在成为商业航天“高功率时代”的核心基础设施。

今天我们来了解：2025商业航天10大新赛道——柔性太阳翼。

什么是柔性太阳翼？

在太空中，卫星要持续运行，首先需要稳定的能源供给。虽然化学能和核能也能提供动力，但空间中丰富的太阳能最为可靠和常用。卫星通过太阳电池将太阳能转化为电能，而由多块太阳电池组合成的发电装置称为太阳电池阵。

为了获得更多功率，电池阵面积越大越好，但发射成本高昂，因此在发射前必须折叠或压缩，这就催生了“太阳翼”——像卫星翅膀一样展开的大型组件。发射过程中，太阳翼折叠收纳，卫星入轨后再展开，并自动调整方向，让电池始终面向太阳，为卫星持续供电。

太阳翼主要由基板、电池片以及展开机构等组成，根据基板类型可分为刚性太阳翼、半刚性太阳翼、柔性太阳翼。

刚性和半刚性太阳翼结构成熟、成本低廉，但收纳体积较大、重量较重。而柔性太阳翼则采用超薄柔性基板，厚度通常不超过0.5毫米，整体可控制在约1毫米，在相同面积下重量可减轻20%–40%，电池片功率转换效率超过30%，且收纳体积比传统刚性太阳翼可缩小60%以上，展开后面积可达到其1.5倍甚至更大。这种设计不仅大幅降低发射成本，还释放整流罩空间，提高卫星设计灵活性和在轨供电能力。

从行业发展轨迹来看，柔性太阳翼并非“轻量替代”的渐进式升级，而是应对卫星功率需求爆发的必然选择。2010年前后，小卫星平均功率仅有200–300瓦；到2023年，主流商业卫星功率已达到1–3千瓦；现在，一些大型平台正冲刺十几千瓦甚至更高。

随着星座规模扩大、通信与遥感载荷升级，以及太空计算、在轨服务等新业务出现，对太阳能阵列的比功率、收纳效率和部署可靠性提出了更高要求。柔性太阳翼已成为高功率卫星时代的核心基础设施，是卫星从低功率、单功能向高功率、多任务发展的关键技术之一。

全球柔性太阳翼市场

根据Market Intelo发布的《2033年太空柔性太阳能电池阵列市场研究报告》，2024年全球航天用柔性太阳能电池阵列市场规模约11.2亿美元，预计到2033年将增长至43.6亿美元，复合年增长率约16.4%。推动市场发展的主要因素包括材料科学进步、卫星发射数量增加，以及航天任务对轻量化、高效率电源的需求。

从区域分布来看，北美凭借成熟的商业航天体系和强大的政府需求占据领先地位；亚太地区在中国、日本、印度带动下增长最快；欧洲则在政策扶持和国际合作中稳步推进。

从技术路径来看，当前柔性太阳翼主要围绕三类电池材料展开：硅基、柔性薄膜砷化镓和钙钛矿。

硅基太阳电池：原材料便宜、地面产业链成熟，占全球光伏市场95%以上。但在太空环境下转化效率14%–18%，抗辐射能力差，效率衰减快。同时，它的重量大，在低成本、大运力火箭航班化发射前，很难大规模应用。星链卫星是硅基太阳电池在航天应用的代表案例。
柔性薄膜砷化镓：目前航天柔性太阳翼性能最强的路线，具备高转化效率（约30%）、耐辐射、轻薄柔性、低衰减，适用于中高轨通信卫星和深空探测等高价值任务。但其制造依赖高端外延和高纯材料，成本高昂，例如砷化镓外延晶片约每平方米20–25万元人民币，相当于晶体硅电池成本的30-50倍。
钙钛矿：新一代潜力路线，高效率、轻量化、低成本（约为砷化镓的十分之一），但稳定性和寿命不足，大面积制备尚不成熟，目前仍处于实验阶段。市场研究表明，钙钛矿可与晶硅电池结合形成钙钛矿-晶硅叠层电池，理论效率可达到34.6%。

国外主要玩家：

SpaceX（美国）：2002年成立，是一家集火箭制造、太空运输、载人航天和卫星通信于一体的综合性航天企业。其星链V2 mini采用双阵列柔性硅基太阳翼结构，单侧展开面积约为52.5平方米，长约30米。据悉，SpaceX已经在测试200-300平方米的超大面积太阳翼，未来可能应用在星链V3上。

Airbus（法国）：1970年成立，是欧洲领先的航天与飞机制造企业。面向小型卫星推出的Sparkwing系列商用太阳能电池阵列，展开面积超过30平方米，功率100W–2000W，可配置机翼，每翼安装一至三块电池板。该系列针对LEO轨道优化，集成简单、结构刚性高，已成功应用于超过85个欧洲卫星任务。

Redwire（美国）：2020年成立，是一家专注于先进航天与军工技术的综合性企业。其ROSA柔性砷化镓太阳翼采用可卷曲、应变能展开结构，具备收纳紧凑、功率密度高和结构刚性强等特点，适用于LEO、GEO及深空等高功率任务。目前，ROSA已向NASA交付8套SUNSTONE太阳翼，用于提升国际空间站的发电能力。

产业链解析

如果说柔性太阳翼是一套系统工程，那么真正决定其性能上限和可靠性的，只有两个核心：柔性电池片和展开机构。前者决定“能发多少电”，后者决定“能不能成功发电”。

一、柔性电池片

柔性太阳翼的电池片是决定发电能力的核心，其产业链主要涵盖以下环节：

芯片制备：负责制造电池的光电转换单元，是效率和耐辐射性能的基础。
互连与背接触技术：实现多个电池单元的串联及电流输出，降低串联损耗并提高柔性可靠性。
柔性基板与互连线：承载电池片并实现卷绕折叠，同时保证电气连接与热管理。
封装/贴片工艺：对电池片进行保护和固定，确保在太空极端环境下长期可靠工作。

国内主要玩家：

1）砷化镓

811所：是航天科技集团唯一的电源专业所，长期承担“星、箭、弹、船、（探测）器”及其它特殊设备用电源系统、控制设备、电源产品的研制以及新能源产业孵化工作。其三结砷化镓太阳电池已成功应用在我国多型航天工程飞行器上，转换效率约30%。
电科蓝天（18所）：隶属于中电科18所，是国内宇航电源的核心供应商，市场覆盖率超过50%。自2019年起便开始围绕堆叠式柔性太阳翼和芯片化数字电源开展多轮技术攻关，并成功应用于千帆星座卫星。2024年，电科蓝天研制出转换效率33%的高可靠薄膜砷化镓太阳电池，重量与面密度仅为传统太阳电池的1/4。
德华芯片：2015年成立，专注于高端化合物半导体外延片、芯片及系统级产品的研发与产业化，业务涵盖空间与柔性太阳电池、红外探测器等产品，具备面向卫星电源系统、临近空间无人机、红外探测器的系统配套能力。2025年9月，其自研全柔性卷迭式太阳翼完成在轨验证，空间转换效率达33.5%。
馥昶空间：2018年成立，专注于商业航天卫星电源系统及关键单机产品的研发、设计和制造。2024年11月27日，其ROSA卷绕式柔性太阳翼搭载光传01、02试验星完成首次在轨飞行并顺利展开。
乾照光电：2006年成立，是砷化镓太阳能电池外延片及芯片供应商，砷化镓太阳能电池产品已批量应用于国内在轨运行的大型商业航天星座组网卫星。
凯迅光电：2015年成立，主营产品包括砷化镓太阳能电池外延片、芯片和LED外延片、芯片。其中，高效砷化镓太阳电池已成功应用于嫦娥四号、嫦娥六号、天问一号以及陆地探测一号卫星等多项重大航天工程。
德融科技：2015年成立，是一家高端半导体光电芯片设计和制造商。自主研发的三结串联柔性薄膜太阳能电池转换效率已突破36.2%，正向40%以上的超高效电池技术发起攻关。

2）硅基

中科院上海微系统所：自2011年起，开始研究开发高效率单晶硅异质结太阳电池，2023年宣布开发了用于临近空间和低轨空间能源系统的超薄柔性单晶硅异质结太阳电池，第三方检测转换效率达到22.5%以上。
长三角太阳能光伏技术创新中心：2022年成立，是国内首个专注于太阳能光伏领域的技术创新中心。其自研硅基太阳电池已应用于天勰力“日照三号”卫星、银河航天“灵犀03星”和紫微科技“迪迩五号”空间试验器，并联合开拓卫星研发了第一代商业卫星硅基折叠太阳翼。
湖南空天动能：2017年成立，专注商业航天能源系统，覆盖太阳翼、锂电池组、PCDU等核心部件。其自主研制的低成本柔性晶硅太阳电池已通过星网空间环境验证，并正式进入星网供应商名录。目前，硅基电池在轨验证时间已达5年，转换效率超21%，累计为10余颗卫星提供电源，预计2026年实现规模化应用。

3）钙钛矿：

伏曦炘空：2023年成立，是上海港湾集团旗下专注空间能源系统的高科技企业，主要从事卫星电源系统研发，产品包括砷化镓太阳电池阵、钙钛矿太阳电池阵、电源控制单元及锂电池组等。其中，钙钛矿卫星新材料电池及能控系统，已搭载多颗卫星在轨试验。
苏州大学：校内多支团队在钙钛矿太阳电池领域取得系统性进展。其中，杨新波、张晓宏团队研制出了认证效率高达33.6%的柔性钙钛矿/晶硅叠层太阳电池，开路电压达2.015V，并在经历5000次弯折后仍能保持91%初始效率。
西湖大学：工学院王睿团队的研究表明，通过改进制备工艺可显著提升钙钛矿太阳电池的稳定性，成功制备出高质量FAPbI₃薄膜，实现26.1%的光电转换效率，并在连续运行1000小时后仍保持95%以上性能，为钙钛矿太阳电池的工程化应用提供了有力支撑。

二、展开机构

展开机构是柔性太阳翼能否成功部署和长期发电的工程关键，其产业链主要包含：

机构设计：包括卷绕式、张拉式、自展开等方案设计，是保证太阳翼可可靠展开的基础。
关键零部件：包括弹簧、铰链、驱动电机和张力控制器等，决定机构的精度与可靠性。
系统集成与测试：将机构与电池阵结合，并进行地面展开与耐久性验证，确保在轨操作可靠。

国内主要玩家：

501所：目前国内规模最大、产品类型最齐全的太阳翼供应商，拥有6大系列产品，覆盖刚性、半刚性与柔性太阳翼。现有年产能约400套，规划至2027年提升至1400套。其自主研制的柔性太阳翼收拢体积极小、展开面积可达34.6㎡，采用统一架构与CBB共用模块设计，支持“乐高式”灵活拼装，可快速调整尺寸与功率，适配不同电池与部组件方案，满足多样化任务需求。
805所：具备刚性、半刚性与柔性太阳翼的完整设计和制造能力，我国空间站所使用的大面积可展收柔性太阳翼即源自该团队。针对传统滑环在大功率、长寿命应用中存在磨损与效率损失的问题，805所创新研制了超大功率、超长寿命的滚环电传输机构，实现了国内首次以滚动替代滑动接触方式的大功率传输。
上海商星：自主研制的柔性太阳翼已两次应用于卫星互联网技术试验卫星，高刚度立体桁架式柔性太阳翼通过创新空间桁架结构实现高效收拢与展开，收纳比达96m²/m³、在轨展开基频>0.2Hz，核心指标处于国内领先水平。
哈工大：1999年率先在国内开展宇航空间机构与控制研究，2004年成立相关研究中心，2007年获批首批国防重点学科实验室。长期深耕大型空间折展机构方向，太阳翼结构与机构分系统已应用于多型卫星。
沈阳自动化研究所：承担了卫星互联网低轨卫星、G60卫星等多型卫星的柔性太阳翼及其展开机构与对日驱动机构的研制工作。
银河航天：2018年成立，是国内领先的卫星互联网解决方案提供商和卫星制造商。2023年7月23日，其灵犀03星成功发射，首次搭载自研柔性太阳翼，并采用剪叉杆展开机构；相关柔性翼任务在2023—2025年间多次实现稳定在轨展开。2025年9月16日，其自主研制的首款“卷式全柔性太阳翼卫星”成功发射并完成在轨展开，太阳翼展开面积约20平方米。

三、系统集成

如果说柔性电池片解决的是“效率极限”，展开机构解决的是“可靠展开”，那么系统集成决定的，是柔性太阳翼能否真正成为可规模交付、可长期运行的工程产品。

目前，国内已具备柔性太阳翼系统级集成的代表性单位包括：501所、805所、上海商星、电科蓝天、银河航天、德华芯片、伏曦炘空、湖南空天动能、馥昶空间、开拓卫星、蓝箭鸿擎、星空智联。

目前的技术瓶颈

尽管柔性太阳翼技术取得了快速发展，但在大规模商业应用和高功率卫星部署中，仍存在多项核心瓶颈：

一、展开可靠性与在轨风险

展开机构和电池片在太空中需要承受温度剧烈变化、真空环境、微流星体撞击以及长期辐射，同时还得确保折叠后的太阳翼能够完全展开并长期稳定发电。但在实际应用中，像GW、千帆等卫星都曾出现过太阳翼展开不完全或轻微偏移的情况，这说明展开机构和整体系统集成仍不够成熟。

二、批产能力不足

目前国内除了五院、上海商星等国家队外，几乎没有商业公司具备真正的批量生产能力。随着星网二期明年招标，以及千帆卫星在可回收火箭成熟后加快发射，几乎所有新发卫星都将采用柔性太阳翼。小批量生产模式将难以满足市场需求，批产能力不足将成为制约产业发展的核心瓶颈。

三、材料与封装技术难题

砷化镓材料成本高、生产周期长，对封装工艺要求严格；硅基电池地面技术成熟，航天应用仍需解决抗辐射改造和超薄封装难题；钙钛矿电池轻量高效，稳定性和大面积制备仍未突破。无论哪种材料，封装或贴片工艺不到位，都可能导致电池串失效，降低整体系统可靠性。

四、系统集成与电源控制器适配问题

不同材料路线的电池片在互连、背接触和电源控制接口上存在差异，砷化镓的成熟方法难以直接应用于硅基或钙钛矿体系。同时，大面积柔性太阳翼对控制系统精度、电流管理及热管理提出更高要求，这也是未来商业化过程中必须解决的核心技术环节。

未来市场格局

柔性太阳翼市场潜力巨大，受大规模卫星星座建设、太空计算平台的能源需求以及商业航天发射成本下降等因素推动。未来几年，行业竞争将呈现多维度格局：

一、技术路线之争

从表面看，柔性太阳翼的竞争集中在硅基、砷化镓和钙钛矿三条材料路线，但真正拉开差距的，并不是哪种材料参数更好，而是哪条路线更容易做成一套可复制、可验证、可批量交付的系统工程。

1）砷化镓

砷化镓之所以在航天领域长期占据主流，并不只是因为效率高，而是因为“确定性强”。

从电池本身到互连方式、封装工艺、电源控制器，再到整星电源系统，砷化镓体系已经在大量任务中反复跑通，功率衰减怎么预估、寿命怎么评估、风险怎么兜底，行业里心里都有数。这种成熟度，让它在卫星任务中仍然是最稳妥的选择。

但问题也很现实：成本高、制造周期长、产能不足。同时，由于星链卫星使用硅基电池的示范效应，未来国内也可能转向，所以商业公司也不敢大规模投入提高产能。

2）硅基

单晶硅电池片是最早上天使用的，后来因其发电效率低、重量较大，被砷化镓逐渐取代。但其优势非常明显：价格低廉。SpaceX在低成本的猎鹰九号成熟后，星链卫星大规模使用硅基电池。

目前，国内地面硅基路线、成本低、供应链成熟，但并不能直接搬到太空。超薄化、抗辐照、柔性封装、电池互连方式，甚至电源控制器的接口逻辑，都需要重新设计。同时，我国低成本、大运力的可复用火箭还未成熟。所以，缺少足够规模、足够时间跨度的在轨验证。

3）钙钛矿

钙钛矿更像是一条被高度关注、但尚未进入主赛道的方向。

从实验数据看，它在效率、重量和成本上都很有吸引力，但航天应用关心的不是“最高效率”，而是“十年后还剩多少功率”。在稳定性、大面积一致性和长期可靠性问题没有被工程化解决之前，钙钛矿更可能以验证载荷或叠层方案的形式存在，而不是独立承担主供电任务。

由此可见，短期内砷化镓仍将占据主流位置，而硅基和钙钛矿仍以验证和补充角色存在。但从更长期来看，硅基或硅基-钙钛矿叠层电池将成为市场主流。

二、市场与资本竞争

柔性太阳翼市场竞争，已不再是单纯技术比拼，而是系统能力和资本驱动的博弈。以电科蓝天为例，其凭借覆盖发电、储能、控制和系统集成的完整体系，一旦上市并获得资本支持，就能在批量交付和在轨验证上抢占先机。相比之下，市值几十亿、只做局部组件或小批量集成的企业，很难匹配大规模星座和长期供货节奏，市场份额可能逐步被系统型玩家集中。

换句话说，商业公司中，谁能率先“上市”，谁就可能“赢家通吃”。

结语

柔性太阳翼技术加速迭代，材料路线、展开机构优化、封装工艺改进、系统集成和批产能力，将共同决定谁能在高功率卫星时代占据制高点。

未来几年，随着巨型星座建设、太空计算和大功率卫星需求同步增长，柔性太阳翼产业链有望迎来爆发式增长。