太空光伏行业系列报告(一)：太空能源心脏，开启商业航天万亿蓝海

证 券 研 究 报 告太空能源心脏，开启商业航天万亿蓝海太空光伏系列报告（一）证券分析师：马天一 A0230525040004李冲 A0230524070001王艺儒 A0230523110003刘宏达 A02305240200022026.3.27www.swsresearch.com证券研究报告2投资要点◼商业航天已进入规模化、产业化发展的“大航天时代”，在政策、资本与技术共振下，市场规模正朝万亿元级别迈进。在这一浪潮中，太空光伏（太阳翼） 作为航天器主要可靠的长期能源系统，其需求预计将迎来爆发式增长，技术路线正从高可靠向高性价比迭代，有望催生新的产业链投资机会。◼技术格局：太空光伏正沿“砷化镓 → P型HJT晶硅 → 钙钛矿/叠层”三梯队演进：短期三结砷化镓牢牢占据高轨/深空与高价值任务；中期P型HJT凭借更佳抗辐照与成本优势接棒低轨商业星座；长期钙钛矿叠层凭借高比功率+低成本，有望在低轨星座、太空算力及空间太阳能电站中成为主力路线。◼需求与空间：低轨星座+太空算力构成“确定性底盘+高弹性天花板”：2030年前仅低轨卫星光伏市场约290亿元人民币，而在100GW/年太空算力乐观情景下，太空光伏整体市场空间有望从千亿奔向万亿级别，并在2030后进入指数放量期。◼投资分析意见：我们认为太空光伏带来的投资机遇总结为设备先行，材料其次，建议优先关注具备太空光伏技术的光伏设备企业；另外太空光伏与地面光伏的封装方案存在极大的不同，且太空光伏封装材料价值量更大，随着卫星发射数量提升，材料环节有望迎来发展机遇，建议关注具备航天级UTG与CPI技术的企业。◼风险提示：技术进步不及预期，太空光伏需求不及预期，竞争加剧导致太空光伏价格下跌风险等。www.swsresearch.com证券研究报告31、太空光伏的技术演变：成本下降，效率提升◼太空光伏的发展路径清晰体现出“从硅到砷化镓，再到多结与钙钛矿叠层、从小功率试验卫星到大规模星座与空间电站设想”的演进逻辑。在近70年的演化过程中，技术路线不断在效率—成本—能质比（单位质量/面积输出功率）与抗空间环境能力之间寻找最优解。目前以锗衬底三结砷化镓为核心的第三代薄膜化合物电池仍是空间主力，但从效率上限和降本潜力看，P型HJT、钙钛矿（尤其是与HJT/晶硅叠层）正成为下一阶段太空光伏技术迭代的关键方向。10%12%26%45%20406080100120%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%195819701990200020202025坐标轴标题实验室效率成本（$/W)18~19%27~29%33.9%先锋一号卫星（硅基）三结砷化镓砷化镓单节钙钛矿单节钙钛矿/晶硅叠层钙钛矿/HJT理论效率）Telstar（硅基）图：太空光伏技术演变趋势-效率提升，成本下降资料来源：wind，极电光能，乾照光电，申万宏源研究效率显著提升，成本大幅下降:从早期硅基的10%效率、>100$/W成本，到现代钙钛矿叠层理论效率达45%、成本降至<0.5$/W，技术迭代推动了太空光伏的经济性和性能飞跃。新材料(如砷化镓、钙钛矿)的应用是关键驱动力。技术代际说明:第一代：硅基电池，奠定基础，但效率和抗辐射性能有限。第二代：砷化镓电池，高效率、高抗辐射，成为主流。第三代：三结电池，进一步提升效率，优化光谱吸收。新一代：钙钛矿及叠层技术，具有超高理论效率和极低制造成本潜力，是未来发展方向。成本下降驱动因素材料创新、制造工艺成熟、规模化生产、技术路径更迭(从昂贵的晶体生长到低成本的薄膜沉积)是成本降低的主要原因。太空光伏成本：$/w实验室效率www.swsresearch.com证券研究报告42、太空光伏技术演变：当前仍以砷化镓技术为主◼由于初期成本极高，太阳能电池率先在价格不敏感、对可靠性极度敏感的航天领域获得应用。1958年美国卫星“先锋一号”成为人类历史上第一颗使用太阳能电池的人造卫星。这一阶段效率低，成本高，以晶硅为主。◼第二阶段：Ⅲ–V族化合物与砷化镓崛起。空间用三结砷化镓实验室效率可达30%以上；单结砷化镓仅需6–7层外延，而三结砷化镓需近30层外延，外延结构极度复杂，对每一层生长质量要求极高，形成极高技术与资本壁垒。成本水平近年虽有降本，但仍处在约20-30万/平米级别，因此主要应用于GEO通信卫星、导航卫星、空间站等高价值航天器。这一阶段，太空光伏从“能用”迈向“好用”。资料来源：Pvtech，申万宏源研究图：太阳能电池三代技术谱系示意www.swsresearch.com证券研究报告53、GaAs：高价值场景的“刚性主力”，成本与展◼多结砷化镓（GaAs）目前依然是高价值通信卫星、深空探测的主力，但成本与产能严重制约其在低轨星座与太空算力场景的大规模放量。高效率高性能•AM0标准下效率稳定在30%以上，四结版本可达33.47%，理论上限47.1%。比功率>0.35W/g，是晶硅电池的3倍以上，极端温差 -120℃~120℃可服役15–20年。•抗辐射性能显著：在1MeV电子辐照下效率保持率达90%，抗辐射损伤能力是传统硅基电池的10倍以上。成本产能•多结砷化镓太空电池单价约20-30万/平米，为太空用晶硅光伏产品的数倍•砷化镓全球产能较低，国内外延片头部公司乾照光电也只有1188.9万片（2025-6-30），产能利用率长期满负荷运行，难以匹配低轨星座“每年1GW级”的潜在装机需求。资料来源：《航天器环境工程》，wind，申万宏源研究www.swsresearch.com证券研究报告64、P型HJT：有望率先切入低轨卫星◼P型HJT（异质结）兼具晶硅产业链成熟和太空应用特性（超薄），在2024–2026年逐步从技术验证走向低轨场景渗透期。抗辐射薄片化•本征P型掺杂结构下抗辐射性优于N型，缺陷俘获空穴概率较低、寿命长、晶格结构稳定，匹配临近空间与低成本星座需求。•可薄片化生产（50–90µm），比功率明显高于PERC与TOPCon，更适合质量敏感的低轨卫星。图：P型薄片电池具有更好的抗辐射和抗衰减能力注：上图展示了在室温 AM1.5G 光谱下，不同厚度（160μm、110μm、60μm）、有无 DARC 涂层的 p 型掺镓硅异质结太阳能电池，其开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）及转换效率的变化，并与商用 180μm Si (B) PERC 电池进行对比资料来源：IEEE光伏学报《p型硅异质结辐射硬度的研究》，申万宏源研究www.swsresearch.com证券研究报告75、钙钛矿：契合太空光伏的技术路线高效率与叠层潜力轻量化与高比功率成本优势辐照与空间环境适配材料与工艺可定制◼钙钛矿电池理论效率上限高达43%，钙钛矿/晶硅叠层实验室效率已至34.85%，显著抬升单位面积发电能力；在太空器“寸土寸金”的表面积约束下，效率领先直接转化为功率密度优势。◼极致轻量与高比功率 ：钙钛矿吸光层微米级、可柔性化，叠层比功率10–30W/g，对比砷化镓约3–3.8W/g；同功率重量大幅下降，组件展开面积与整流罩占用更优，显著降低发射与部署成本。◼根据上海交通大学韩礼元教授的研究，钙钛矿的制造成本约为0.57美元/w，显著低于砷化镓的制造成本，未来随着GW级产线的