傳統剛性太陽翼已難滿足高功率衛星的需求。相比之下，柔性太陽翼以輕薄、可捲曲和大面積展開的特性，正在成為商業航天「高功率時代」的核心基礎設施。
今天我們來了解：2025商業航天10大新賽道——柔性太陽翼。
01什麼是柔性太陽翼？
在太空中，衛星要持續運行，首先需要穩定的能源供給。雖然化學能和核能也能提供動力，但空間中豐富的太陽能最為可靠和常用。衛星通過太陽電池將太陽能轉化為電能，而由多塊太陽電池組合成的發電裝置稱為太陽電池陣。
為了獲得更多功率，電池陣面積越大越好，但發射成本高昂，因此在發射前必須摺疊或壓縮，這就催生了「太陽翼」——像衛星翅膀一樣展開的大型組件。發射過程中，太陽翼摺疊收納，衛星入軌後再展開，並自動調整方向，讓電池始終面向太陽，為衛星持續供電。
太陽翼主要由基板、電池片以及展開機構等組成，根據基板類型可分為剛性太陽翼、半剛性太陽翼、柔性太陽翼。
剛性和半剛性太陽翼結構成熟、成本低廉，但收納體積較大、重量較重。而柔性太陽翼則採用超薄柔性基板，厚度通常不超過0.5毫米，整體可控制在約1毫米，在相同面積下重量可減輕20%–40%，電池片功率轉換效率超過30%，且收納體積比傳統剛性太陽翼可縮小60%以上，展開後面積可達到其1.5倍甚至更大。這種設計不僅大幅降低發射成本，還釋放整流罩空間，提高衛星設計靈活性和在軌供電能力。
從行業發展軌跡來看，柔性太陽翼並非「輕量替代」的漸進式升級，而是應對衛星功率需求爆發的必然選擇。2010年前後，小衛星平均功率僅有200–300瓦；到2023年，主流商業衛星功率已達到1–3千瓦；現在，一些大型平台正衝刺十幾千瓦甚至更高。
隨著星座規模擴大、通信與遙感載荷升級，以及太空計算、在軌服務等新業務出現，對太陽能陣列的比功率、收納效率和部署可靠性提出了更高要求。柔性太陽翼已成為高功率衛星時代的核心基礎設施，是衛星從低功率、單功能向高功率、多任務發展的關鍵技術之一。
02全球柔性太陽翼市場
根據Market Intelo發布的《2033年太空柔性太陽能電池陣列市場研究報告》，2024年全球航天用柔性太陽能電池陣列市場規模約11.2億美元，預計到2033年將增長至43.6億美元，複合年增長率約16.4%。推動市場發展的主要因素包括材料科學進步、衛星發射數量增加，以及航天任務對輕量化、高效率電源的需求。
從區域分布來看，北美憑藉成熟的商業航天體系和強大的政府需求佔據領先地位；亞太地區在中國、日本、印度帶動下增長最快；歐洲則在政策扶持和國際合作中穩步推進。
從技術路徑來看，當前柔性太陽翼主要圍繞三類電池材料展開：硅基、柔性薄膜砷化鎵和鈣鈦礦。
- 硅基太陽電池：原材料便宜、地面產業鏈成熟，佔全球光伏市場95%以上。但在太空環境下轉化效率14%–18%，抗輻射能力差，效率衰減快。同時，它的重量大，在低成本、大運力火箭航班化發射前，很難大規模應用。星鏈衛星是硅基太陽電池在航天應用的代表案例。
- 柔性薄膜砷化鎵：目前航天柔性太陽翼性能最強的路線，具備高轉化效率（約30%）、耐輻射、輕薄柔性、低衰減，適用於中高軌通信衛星和深空探測等高價值任務。但其製造依賴高端外延和高純材料，成本高昂，例如砷化鎵外延晶片約每平方米20–25萬元人民幣，相當於晶體硅電池成本的30-50倍。
- 鈣鈦礦：新一代潛力路線，高效率、輕量化、低成本（約為砷化鎵的十分之一），但穩定性和壽命不足，大面積製備尚不成熟，目前仍處於實驗階段。市場研究表明，鈣鈦礦可與晶硅電池結合形成鈣鈦礦-晶硅疊層電池，理論效率可達到34.6%。
國外主要玩家：
SpaceX（美國）：2002年成立，是一家集火箭製造、太空運輸、載人航天和衛星通信於一體的綜合性航天企業。其星鏈V2 mini採用雙陣列柔性硅基太陽翼結構，單側展開面積約為52.5平方米，長約30米。據悉，SpaceX已經在測試200-300平方米的超大面積太陽翼，未來可能應用在星鏈V3上。
Airbus（法國）：1970年成立，是歐洲領先的航天與飛機製造企業。面向小型衛星推出的Sparkwing系列商用太陽能電池陣列，展開面積超過30平方米，功率100W–2000W，可配置機翼，每翼安裝一至三塊電池板。該系列針對LEO軌道優化，集成簡單、結構剛性高，已成功應用於超過85個歐洲衛星任務。
Redwire（法國）：2020年成立，是一家專註於先進航天與軍工技術的綜合性企業。其ROSA柔性砷化鎵太陽翼採用可捲曲、應變能展開結構，具備收納緊湊、功率密度高和結構剛性強等特點，適用於LEO、GEO及深空等高功率任務。目前，ROSA已向NASA交付8套SUNSTONE太陽翼，用於提升國際空間站的發電能力。
03產業鏈解析
如果說柔性太陽翼是一套系統工程，那麼真正決定其性能上限和可靠性的，只有兩個核心：柔性電池片和展開機構。前者決定「能發多少電」，後者決定「能不能成功發電」。
一、柔性電池片
柔性太陽翼的電池片是決定發電能力的核心，其產業鏈主要涵蓋以下環節：
- 晶元製備：負責製造電池的光電轉換單元，是效率和耐輻射性能的基礎。
- 互連與背接觸技術：實現多個電池單元的串聯及電流輸出，降低串聯損耗並提高柔性可靠性。
- 柔性基板與互連線：承載電池片並實現卷繞摺疊，同時保證電氣連接與熱管理。
- 封裝/貼片工藝：對電池片進行保護和固定，確保在太空極端環境下長期可靠工作。
國內主要玩家：
1）砷化鎵
- 811所：是航天科技集團唯一的電源專業所，長期承擔「星、箭、彈、船、（探測）器」及其它特殊設備用電源系統、控制設備、電源產品的研製以及新能源產業孵化工作。其三結砷化鎵太陽電池已成功應用在我國多型航天工程飛行器上，轉換效率約30%。
- 電科藍天（18所）：隸屬於中電科18所，是國內宇航電源的核心供應商，市場覆蓋率超過50%。自2019年起便開始圍繞堆疊式柔性太陽翼和晶元化數字電源開展多輪技術攻關，並成功應用於千帆星座衛星。2024年，電科藍天研製出轉換效率33%的高可靠薄膜砷化鎵太陽電池，重量與面密度僅為傳統太陽電池的1/4。
- 德華晶元：2015年成立，專註於高端化合物半導體外延片、晶元及系統級產品的研發與產業化，業務涵蓋空間與柔性太陽電池、紅外探測器等產品，具備面向衛星電源系統、臨近空間無人機、紅外探測器的系統配套能力。2025年9月，其自研全柔性卷迭式太陽翼完成在軌驗證，空間轉換效率達33.5%。
- 馥昶空間：2018年成立，專註於商業航天衛星電源系統及關鍵單機產品的研發、設計和製造。2024年11月27日，其ROSA卷繞式柔性太陽翼搭載光傳01、02試驗星完成首次在軌飛行並順利展開。
- 乾照光電：2006年成立，是砷化鎵太陽能電池外延片及晶元供應商，砷化鎵太陽能電池產品已批量應用於國內在軌運行的大型商業航天星座組網衛星。
- 凱迅光電：2015年成立，主營產品包括砷化鎵太陽能電池外延片、晶元和LED外延片、晶元。其中，高效砷化鎵太陽電池已成功應用於嫦娥四號、嫦娥六號、天問一號以及陸地探測一號衛星等多項重大航天工程。
- 德融科技：2015年成立，是一家高端半導體光電晶元設計和製造商。自主研發的三結串聯柔性薄膜太陽能電池轉換效率已突破36.2%，正向40%以上的超高效電池技術發起攻關。
2）硅基
- 中科院上海微系統所：自2011年起，開始研究開發高效率單晶硅異質結太陽電池，2023年宣布開發了用於臨近空間和低軌空間能源系統的超薄柔性單晶硅異質結太陽電池，第三方檢測轉換效率達到22.5%以上。
- 長三角太陽能光伏技術創新中心：2022年成立，是國內首個專註於太陽能光伏領域的技術創新中心。其自研硅基太陽電池已應用於天勰力「日照三號」衛星、銀河航天「靈犀03星」和紫微科技「迪邇五號」空間試驗器，並聯合開拓衛星研發了第一代商業衛星硅基摺疊太陽翼。
- 湖南空天動能：2017年成立，專註商業航天能源系統，覆蓋太陽翼、鋰電池組、PCDU等核心部件。其自主研製的低成本柔性晶硅太陽電池已通過星網空間環境驗證，並正式進入星網供應商名錄。目前，硅基電池在軌驗證時間已達5年，轉換效率超21%，累計為10餘顆衛星提供電源，預計2026年實現規模化應用。
3）鈣鈦礦：
- 伏曦炘空：2023年成立，是上海港灣集團旗下專註空間能源系統的高科技企業，主要從事衛星電源系統研發，產品包括砷化鎵太陽電池陣、鈣鈦礦太陽電池陣、電源控制單元及鋰電池組等。其中，鈣鈦礦衛星新材料電池及能控系統，已搭載多顆衛星在軌試驗。
- 蘇州大學：校內多支團隊在鈣鈦礦太陽電池領域取得系統性進展。其中，楊新波、張曉宏團隊研製出了認證效率高達33.6%的柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池，開路電壓達2.015V，並在經歷5000次彎折後仍能保持91%初始效率。
- 西湖大學：工學院王睿團隊的研究表明，通過改進位備工藝可顯著提升鈣鈦礦太陽電池的穩定性，成功製備出高質量FAPbI₃薄膜，實現26.1%的光電轉換效率，並在連續運行1000小時後仍保持95%以上性能，為鈣鈦礦太陽電池的工程化應用提供了有力支撐。
二、展開機構
展開機構是柔性太陽翼能否成功部署和長期發電的工程關鍵，其產業鏈主要包含：
- 機構設計：包括卷繞式、張拉式、自展開等方案設計，是保證太陽翼可可靠展開的基礎。
- 關鍵零部件：包括彈簧、鉸鏈、驅動電機和張力控制器等，決定機構的精度與可靠性。
- 系統集成與測試：將機構與電池陣結合，並進行地面展開與耐久性驗證，確保在軌操作可靠。
國內主要玩家：
- 501所：目前國內規模最大、產品類型最齊全的太陽翼供應商，擁有6大系列產品，覆蓋剛性、半剛性與柔性太陽翼。現有年產能約400套，規劃至2027年提升至1400套。其自主研製的柔性太陽翼收攏體積極小、展開面積可達34.6㎡，採用統一架構與CBB共用模塊設計，支持「樂高式」靈活拼裝，可快速調整尺寸與功率，適配不同電池與部組件方案，滿足多樣化任務需求。
- 805所：具備剛性、半剛性與柔性太陽翼的完整設計和製造能力，我國空間站所使用的大面積可展收柔性太陽翼即源自該團隊。針對傳統滑環在大功率、長壽命應用中存在磨損與效率損失的問題，805所創新研製了超大功率、超長壽命的滾環電傳輸機構，實現了國內首次以滾動替代滑動接觸方式的大功率傳輸。
- 上海商星：自主研製的柔性太陽翼已兩次應用於衛星互聯網技術試驗衛星，高剛度立體桁架式柔性太陽翼通過創新空間桁架結構實現高效收攏與展開，收納比達96m²/m³、在軌展開基頻>0.2Hz，核心指標處於國內領先水平。
- 哈工大：1999年率先在國內開展宇航空間機構與控制研究，2004年成立相關研究中心，2007年獲批首批國防重點學科實驗室。長期深耕大型空間折展機構方向，太陽翼結構與機構分系統已應用於多型衛星。
- 瀋陽自動化研究所：承擔了衛星互聯網低軌衛星、G60衛星等多型衛星的柔性太陽翼及其展開機構與對日驅動機構的研製工作。
- 銀河航天：2018年成立，是國內領先的衛星互聯網解決方案提供商和衛星製造商。2023年7月23日，其靈犀03星成功發射，首次搭載自研柔性太陽翼，並採用剪叉桿展開機構；相關柔性翼任務在2023—2025年間多次實現穩定在軌展開。2025年9月16日，其自主研製的首款「卷式全柔性太陽翼衛星」成功發射並完成在軌展開，太陽翼展開面積約20平方米。
三、系統集成
如果說柔性電池片解決的是「效率極限」，展開機構解決的是「可靠展開」，那麼系統集成決定的，是柔性太陽翼能否真正成為可規模交付、可長期運行的工程產品。
目前，國內已具備柔性太陽翼系統級集成的代表性單位包括：501所、805所、上海商星、電科藍天、銀河航天、德華晶元、伏曦炘空、湖南空天動能、馥昶空間、開拓衛星、藍箭鴻擎、星空智聯。
04目前的技術瓶頸
儘管柔性太陽翼技術取得了快速發展，但在大規模商業應用和高功率衛星部署中，仍存在多項核心瓶頸：
一、展開可靠性與在軌風險
展開機構和電池片在太空中需要承受溫度劇烈變化、真空環境、微流星體撞擊以及長期輻射，同時還得確保摺疊後的太陽翼能夠完全展開並長期穩定發電。但在實際應用中，像GW、千帆等衛星都曾出現過太陽翼展開不完全或輕微偏移的情況，這說明展開機構和整體系統集成仍不夠成熟。
二、批產能力不足
目前國內除了五院、上海商星等國家隊外，幾乎沒有商業公司具備真正的批量生產能力。隨著星網二期明年招標，以及千帆衛星在可回收火箭成熟後加快發射，幾乎所有新發衛星都將採用柔性太陽翼。小批量生產模式將難以滿足市場需求，批產能力不足將成為制約產業發展的核心瓶頸。
三、材料與封裝技術難題
砷化鎵材料成本高、生產周期長，對封裝工藝要求嚴格；硅基電池地面技術成熟，航天應用仍需解決抗輻射改造和超薄封裝難題；鈣鈦礦電池輕量高效，穩定性和大面積製備仍未突破。無論哪種材料，封裝或貼片工藝不到位，都可能導致電池串失效，降低整體系統可靠性。
四、系統集成與電源控制器適配問題
不同材料路線的電池片在互連、背接觸和電源控制介面上存在差異，砷化鎵的成熟方法難以直接應用於硅基或鈣鈦礦體系。同時，大面積柔性太陽翼對控制系統精度、電流管理及熱管理提出更高要求，這也是未來商業化過程中必須解決的核心技術環節。
05未來市場格局
柔性太陽翼市場潛力巨大，受大規模衛星星座建設、太空計算平台的能源需求以及商業航天發射成本下降等因素推動。未來幾年，行業競爭將呈現多維度格局：
一、技術路線之爭
從表面看，柔性太陽翼的競爭集中在硅基、砷化鎵和鈣鈦礦三條材料路線，但真正拉開差距的，並不是哪種材料參數更好，而是哪條路線更容易做成一套可複製、可驗證、可批量交付的系統工程。
1）砷化鎵
砷化鎵之所以在航天領域長期佔據主流，並不只是因為效率高，而是因為「確定性強」。
從電池本身到互連方式、封裝工藝、電源控制器，再到整星電源系統，砷化鎵體系已經在大量任務中反覆跑通，功率衰減怎麼預估、壽命怎麼評估、風險怎麼兜底，行業里心裡都有數。這種成熟度，讓它在衛星任務中仍然是最穩妥的選擇。
但問題也很現實：成本高、製造周期長、產能不足。同時，由於星鏈衛星使用硅基電池的示範效應，未來國內也可能轉向，所以商業公司也不敢大規模投入提高產能。
2）硅基
單晶硅電池片是最早上天使用的，後來因其發電效率低、重量較大，被砷化鎵逐漸取代。但其優勢非常明顯：價格低廉。SpaceX在低成本的獵鷹九號成熟後，星鏈衛星大規模使用硅基電池。
目前，國內地面硅基路線、成本低、供應鏈成熟，但並不能直接搬到太空。超薄化、抗輻照、柔性封裝、電池互連方式，甚至電源控制器的介面邏輯，都需要重新設計。同時，我國低成本、大運力的可復用火箭還未成熟。所以，缺少足夠規模、足夠時間跨度的在軌驗證。
3）鈣鈦礦
鈣鈦礦更像是一條被高度關注、但尚未進入主賽道的方向。
從實驗數據看，它在效率、重量和成本上都很有吸引力，但航天應用關心的不是「最高效率」，而是「十年後還剩多少功率」。在穩定性、大面積一致性和長期可靠性問題沒有被工程化解決之前，鈣鈦礦更可能以驗證載荷或疊層方案的形式存在，而不是獨立承擔主供電任務。
由此可見，短期內砷化鎵仍將佔據主流位置，而硅基和鈣鈦礦仍以驗證和補充角色存在。但從更長期來看，硅基或硅基-鈣鈦礦疊層電池將成為市場主流。
二、市場與資本競爭
柔性太陽翼市場競爭，已不再是單純技術比拼，而是系統能力和資本驅動的博弈。以電科藍天為例，其憑藉覆蓋發電、儲能、控制和系統集成的完整體系，一旦上市並獲得資本支持，就能在批量交付和在軌驗證上搶佔先機。相比之下，市值幾十億、只做局部組件或小批量集成的企業，很難匹配大規模星座和長期供貨節奏，市場份額可能逐步被系統型玩家集中。
換句話說，商業公司中，誰能率先「上市」，誰就可能「贏家通吃」。
結語
柔性太陽翼技術加速迭代，材料路線、展開機構優化、封裝工藝改進、系統集成和批產能力，將共同決定誰能在高功率衛星時代佔據制高點。
未來幾年，隨著巨型星座建設、太空計算和大功率衛星需求同步增長，柔性太陽翼產業鏈有望迎來爆髮式增長。
