問天借電：光伏的太空入場券，還要等多久？|| 新質π

馬年春節剛過，受SpaceX計劃在美國打造100GW級光伏產能消息刺激，太空光伏板塊在2月27日，再次迎來集體漲停潮。

說起這波“馬斯克行情”，還要追溯到今年2月初。那時，一則真假難辨的消息，在資本市場悄然傳開：馬斯克團隊低調走訪了中國多家光伏企業。聯想到此前宣稱建設太空算力中心的宏大計劃，A股聞風而動。

接連掀起的漲停潮，引爆了太空光伏板塊。截至2月4日，年內漲幅超過30%的竟然多達9家。而作為馬斯克“緋聞”的直接受益者，晶科能源更是兩天漲了近36%。一時間相關概念股，如放衛星一般，雞犬升天。

可僅僅一天后，便是自由落體般的急墜。2月5日，多只概念股開盤跌停。急轉直下的行情，與前晚多家上市公司的集體切割不無關系。晶科能源、高測股份、雙良節能密集發布公告，核心內容就幾個字：沒有合作、沒有協議、沒有訂單、沒有收入。

在轉瞬即逝的資本狂歡冷卻同時，公眾終于把事件的主角——太空光伏，從飄浮在距離地面數千公里的高空，拽回到務實的地面，開始冷靜地打量和測算。

光伏能源的“太空入場券”，是真的觸手可及，還是需要無盡的等待？

從“先鋒一號”到“實踐一號”

在衛星主體的兩側，有副對稱展開的“大翅膀”，這就是負責搜集太陽能供電的太陽翼。在衛星發射時，太陽翼會處在折疊狀態，待到了既定軌道后，則會展開并根據太陽調整方向，確保搜集光能并轉化使用。

雖然都是光能發電，但天上地下，卻有云泥之別。其中最核心的差別，既不在光電轉化能效，也不在度電成本，而在于“錙銖必較”的重量。

在地面光伏基站，一塊發電200瓦的常規晶硅組件，重量約在15到24公斤。以2022年8月我國發射的問天實驗艙為例，其配備的太陽翼展開功率為18千瓦，若原封不動將晶硅組件搬上天，將達到上千公斤。對于國內商業火箭每公斤數千美元的發射成本來說，顯然是無法負擔之重。

與展開面積可達上百平方米的現代太陽翼相比，人類最初送上天的太陽翼堪稱迷你，僅有火柴盒大小。

1958年3月17日，美國卡納維拉爾角，一枚三級火箭將一顆重1.5千克、直徑僅15.2厘米的小球送入軌道。這顆小衛星名為“先鋒一號”，又被戲稱為“葡萄柚”。

其嬌小的身材，卻難掩其偉岸的歷史地位：它是世界上第一顆依靠太陽能供電的人造衛星。雖然六個火柴盒大小的面板，功率僅為5毫瓦，只夠點亮一個微型燈泡，卻照亮了人類利用太空能源的新紀元。

此時的中國航天事業，仍在萌芽，它在等待眾多元勛科學家的到來。其中的一位，名叫王占國，那年他還是20歲的青年，剛剛進入南開大學物理系。

1965年1月，新中國的人造衛星工程，即“651”任務正式啟動。兩年后，29歲的王占國受工業和信息化部委托，應召參與光伏電池的攻堅。此時美蘇的太空競賽激戰正酣，太陽能發電作為核心軍工技術，嚴格保密。中國只能從零開始，自主研發。

太空環境與地面截然不同，存在大量的強電離輻射，容易造成光伏電池的衰減，影響在空運行的有效時間。為了解決這個難題，王占國輾轉到上海中科院有機所，專注光伏電池的耐電子輻照研究。

在一次實驗中，由于設備年久失修，阻擋電子束的繼電器失靈，致使王占國的右手被高能電子射線照射灼傷。實時數據稍縱即逝，他忍著劇痛，堅持完成了實驗。直到1978年，飽受痛苦的他才進行了植皮手術，右手背上殘留的黑色褶皺，成了抹不去的歷史見證。

在反復驗證后，王占國終于確定NP結構的光伏電池，抗電子輻射的能力比PN電池大幾十倍，更適合在太空中長時間運行。在1967年底召開的電池定型會上，高阻NP電池結構正式被“651”任務采納，并于第二年實現量產，通過驗收。

可略有遺憾的是，在1970年我國發射的第一顆人造衛星“東方紅一號”上，出于穩妥考慮，使用的仍是化學電池。直到11個月后， “實踐一號”發射升空，我國終于等來了第一顆裝配光伏電池的人造衛星。它在軌運行8年，與此前設計的壽命相比，足足延長了7年。

而更具象征意味的是，盡管自1964年起，先鋒一號由于電池能量一再衰減，已經停止向地面傳送信號，但時至今日，這枚“老古董”仍在太空運行。

太空不能承受之重

如今，距離中國光伏“上天”，已經過去半個多世紀。曾經的科研青年王占國，憑借在包括砷化鎵光伏應用領域的科研貢獻，已經成為我國第二代半導體材料物理的領軍人物，并于1995年榮膺中國工程院院士。

| 王占國院士、

砷化鎵

隨著航天科技的迅猛發展，航天設備從無人到載人，從小型衛星到大型空間站，從普通單功能到復雜多任務，能耗的需求也與日俱增。太空光伏作為能源的供給中樞，扮演的角色則越來越吃重。

太空光伏的光電轉化效率，已經從10%左右提升到30%以上，其材料也發生了翻天覆地的變化。結構剛性、依靠被動耐輻射的晶體硅，已經被具備柔性特征、能主動抗輻射的砷化鎵替代，才有了如今大尺寸太陽翼的普遍形態。

分量吃重了，重量卻萬萬不能“吃重”。從長遠考慮，太空算力中心，乃至月球人類居住區，太陽翼所需要的供電量是空間站的千萬倍。這意味著，只有用更少更經濟的火箭發射成本，將更多更大的太陽翼運向太空，才有可能把馬斯克的幻想變為現實。

若要減重瘦身，則必須了解太陽翼的構造，從發電層、基板層、防護層、結構件四個基本部件說起。

發電層就是電池片本身，是太陽翼的“心臟”。問天實驗艙使用的柔性三結砷化鎵電池，是由十幾萬片柔性電池組成，展開薄如蟬翼，單板厚度不足1毫米，單位面積重量僅為傳統光伏電池的50%。

基板層則是承載電池片的“骨架”。新一代柔性太陽翼拋棄了又笨又重的剛性合金板基板，取而代之的是超薄型輕質復合材料。再將電池片嵌入玻璃纖維網格中，僅這一項改進，就比傳統的輕了三到四成。

防護層是太陽翼的“鎧甲”。為了抵御太空環境中高能粒子、原子氧、微隕石的沖擊，需要在最外層涂覆微米級的防護膠層。厚了增加重量，太薄又扛不住輻射，對精度和均勻度的要求極高。

結構件包含連接電纜、展開機構、對日定向裝置等，是太陽翼的血管和神經網。以扁平電纜為例，它負責將電池面板搜集的電能匯集和輸送，需要連接和覆蓋數百平方米范圍，既要穩定可靠，還得足夠輕薄。

所有這些加起來，構成的電源系統占衛星總重量的20%至30%，而彼此牽連的精密構造，更是牽一發而動全身。為了實現飛天，系統必須持續瘦身，做到小型化、集成化、輕量化，這成為所有太空光伏系統設計和制造的共識。

系統上下的每一克都需精打細算，都需要時間來度量。問天實驗艙的柔性太陽翼，從圖紙設計到成功飛天，就足足走過了八年。

分母策略與分子路線

既然“重量”是核心矛盾，那么該如何解題呢？

拋開復雜的數理公式，如果想讓單位推力攜帶更多光伏上天，可以將其簡化為一道普通的數學題：分母是火箭的推力，分子是太陽翼的重量。要么在分母，即廉價的火箭推力上做文章，同等成本下就能獲得更大推力；要么在分子，即極致的材料上下苦功，同等推力下負載更多太陽翼。

手握SpaceX大推力火箭回收技術的馬斯克，選擇在分母上下重注。此前傳出的馬斯克團隊訪華調研，被外界誤讀為“SpaceX要采購中國光伏組件”，但真相可能是另一個故事。有業內人士分析認為，受制于關稅及不確定的地緣風險，馬斯克團隊不會直接購買中國的產品，而是想在中國光伏產業陷入低谷之際，抄底成熟的晶硅路線的設備、經驗和人才，為其太空計劃補上這塊拼圖。

他的算盤很清晰：根據2026年初公布的信息，星艦V3單次的發射成本為2000萬美元，折合每公斤入軌成本為67-100美元。隨著高頻率重復使用和規?；l射，馬斯克的目標是每公斤發射成本降至10美元以下。

當發射成本足夠便宜，光伏電池的重量便不再需要“斤斤計較”，完全可以使用價格更低廉、技術更成熟、光電轉化率同樣出色的晶硅路線。這也是馬斯克放棄目前全球主流方案砷化鎵的原因。

根據2024年1月NASA發布的《空間太陽能發電評估報告》，要實現與地面光伏同樣的實用競爭力，發射成本是其中最主要的制約因素，占到70%以上，遠高于排在第二位的制造成本。不糾結于材料的極致降本，而是執著于火箭發射推動的“大力出奇跡”，這確實非常符合馬斯克追求的“第一性原理”。

與馬斯克的“成本換重量”不同，中國選擇從太陽翼本體入手，通過不同新型材料的賽馬，尋找“減重不減效”的方案。

以砷化鎵為基礎的柔性電池板，依然是目前平衡性最好、最主流的方案。但它最大的痛點是成本高昂，平方米價格高達20萬到25萬元，是普通晶硅電池的30到50倍。以此估算，單顆星鏈衛星（Star Link）的光伏成本就將突破千萬元。

作為國內砷化鎵出貨量最高的企業，乾照光電不僅市占率達到50%，而且還是唯一具備外延片到芯片一體化生產的能力。近年來，降本已經成為乾照光電的戰略重心，設備國產化替代、襯底和外延片的工藝改造升級、輕量化設計、規?；慨a、新型砷化鎵材料的研發，無不在不斷嘗試放低“貴族”的身段。

主流的砷化鎵之外，P型異質結（HJT）晶硅路線是成本較低、抗輻射能力強，同時兼具輕量化的方案。通過對現有N型晶硅線生產工藝的改造，電池片薄化后可做到彎曲、卷曲，貼附在柔性基板上，實現卷軸式收納，比較符合衛星發射時折疊，入軌后展開的需求。東方日升自主研發出的超薄p型異質結電池，只有50微米，能做到比頭發絲還要細。

而鈣鈦礦作為新一代光伏材料，同樣不可小覷。無錫眾能光儲1月份爆出猛料，新近研發的超柔航天級特種鈣鈦礦電池，經TüV北德認證，不僅其柔性厚度僅為1.6微米，而且功質比達到55W/g。換算下來，1公斤該材料，滿負荷運行1小時，發電量可達到驚人的55度，數十倍于傳統晶硅電池。

不過，新事物也總伴隨著爭議。一方面，以伏曦炘空為代表的探索者，從2023年底便開始鈣鈦礦電池的太空在軌試驗，最近的“天雁24星”也已經積累了2年多的數據。另一方面，上海交通大學太陽能研究所所長沈文忠，則直指鈣鈦礦太空應用的缺陷：太空中的紫外線非常強，原子氧的侵蝕和極端溫差，都是鈣鈦礦的致命問題。

僅就目前來看，砷化鎵的王者地位，短期內仍難以動搖。但始終打不下來的價格，成了砷化鎵規?；逃茫y以逾越的門檻。至于異質結，還有鈣鈦礦，依然被能效、成本、重量的“不可能三角”所困，若真要上天，仍需用扎實的數據為自己證明。所以，盡管資本市場無限熱捧，多數公司還是在公告中坦言：目前“太空光伏”尚處于技術初步探索階段，技術路線尚不確定，尚未有具體項目落地。

不確定，就是此刻太空光伏唯一的確定性。到底哪條路才能拿到最終的入場券，恐怕只有時間能給出答案。

殖民火星或流浪地球

不過，相較光伏產業的保守，大洋彼岸的馬斯克則信心十足。他對建設太空算力中心的迫切，以及對太空光伏未來的樂觀，早已溢于言表。在今年1月的達沃斯論壇上，馬斯克篤定預言，2到3年內，太空將成為部署人工智能最便宜的地方。

馬斯克并不是一個人在戰斗。

2026年2月，Rocket Lab宣布推出專為太空數據中心設計的硅晶太陽能陣列，目標是為橫跨數公里的太空數據中心提供千兆瓦級發電能力。其CEO Peter Beck直言：“太空算力中心，會是運算基礎設施的下一個前沿陣地。”

貝索斯旗下的藍色起源，則在開展一項更具挑戰的嘗試。這項名為“藍色煉金術”的計劃，目標是利用月球表面的月壤，通過熔融電解技術提取鐵、硅、鋁，并分離出氧氣。這樣就可以徹底擺脫火箭運輸的桎梏，就地取材，將這些材料直接用來制造光伏電池板、輸電電纜、火箭燃料，甚至為月球定居者提供氧氣。

該項目已經在洛杉磯設立了占地三英畝的實驗室，貝索斯為此專門招募了70多位科學家，只為證明這不是紙面上的設想。按照披露的進度，該計劃將在2026年完成全自動地面驗證，目標是為每個月球定居點穩定提供至少1兆瓦的太陽能電力——相當于國際空間站發電能力的7倍。

這群科技狂人的邏輯并不難理解。就像哥倫布所處的地理大發現時代，“無主之地”的新大陸，提供了成本近乎為零的土地和礦產資源。與其大費周章地將它們搬回來，不如將人和技術運過去，就地利用生產要素。如今的星際開發，就好比大航海2.0，月球和火星就像美洲大陸，而太陽能源以及產生的算力token，就如同當年的礦藏和農產棉糧。

硅谷巨頭沿襲“殖民”模式，而中國的“逐日工程”，則在延續中華文化基因。

這套方案的本質，是通過對太陽能進行集中采集，并實現遠距離無線傳輸，將電能反哺母星。不間斷、低價格的供給，有可能成為地球能源的終極解決方案。

這個項目的難度與挑戰，前所未有。一方面，在太空中建造巨型空間太陽能電站，必然要將大量光伏陣列運送至太空，不僅考驗火箭的規模負載，同時還得克服太空的復雜環境，完成組裝調試。另一方面，則是電能的無線傳輸，需要將電能轉化成微波，歷經超遠距離飛行，精準地傳送到接收端，再轉化成可用的直流電，并且有效控制每個步驟的衰減。

對于“逐日工程”牽頭人段寶巖院士來說，2014提出的Omega空間太陽能電站方案，已經在理論層面解答了上述難題。8年后，在西安電子科技大學的校園里，一座55米高的聚光傘拔地而起，它每天追著太陽的方向轉動，這便是“逐日工程”的地面驗證系統。

2023年11月30日，“逐日工程”迎來里程碑式突破。在總長55米的距離，發射端將2081瓦直流電轉化成微波射出，微波接收率達到87.3%，電能傳輸效率為15.05%。也就是說，在不借助任何有形的介質下，接收端隔空取電，“憑空”獲取了313瓦電能。

全鏈路、全系統的空間太陽能電站地面系統的可行性驗證，這在世界尚屬首次。更令人振奮的是，各項關鍵指標都遠優于美國提出的Alpha方案。

目前“逐日工程”已經進入2.0階段，將嘗試對在軌高速運轉的航天器提供穩定的能量傳輸。而這個系統的終極目標，是在3.6萬公里外的地球同步軌道上，建造吉瓦級的空間太陽能電站，把電傳回地面，并入地球電網。按照段寶巖院士給出的時間表：2035年前后實現吉瓦級并網發電，年供電量相當于半個三峽電站。

假如一切成真，地面上的能源危機，或許真的將成為歷史名詞。

就如同影視劇所描繪的，在即將開啟的星際時代，中美秉承著完全不同的宇宙生存哲學，才會萌生出殖民火星，或是流浪地球的分野。

只不過在現實中，任何一種方案，無論設定的目標或早或晚，都需要時間作為最終的驗證。就像段寶巖院士在《科技日報》創刊40周年時寫過的話：“時間雖從來不語，卻默默地回答了所有問題。”

段寶巖

院士

尾聲

古希臘神話中，泰坦族人普羅米修斯，不顧宙斯的警告，從太陽神手中盜取火種，將其從天上帶到凡間，點亮了人類文明的希望之火。這份來自太陽的能量，讓人類脫離了刀耕火種，制造了蒸汽，發明了電力，駛入了數字世界，跨越了三次工業革命。

如今，人工智能催生的算力革命，洶涌襲來，將能源的需求再次推向極致。國際能源署（IEA）發布的《能源與人工智能報告》預計，到2030年，全球算力中心用電量將攀升至945太瓦時，接近日本全年用電總量。陡峭的增量曲線，不僅挑戰能源現有的供需關系，也勢必破壞原有脆弱的分配體系。尋找經濟、穩定、綠色的能源，已不再是明日之憂，而是當務之急。

從神火下凡，到問天借電，跨越了上千年。輪回之后，人類將目光重新投向懸在天空的太陽，希冀找到能量的終極答案。這一次，又要等多久呢？也許5年，或許15年。唯一確定的是，不用再像上次等那么久。

No.6

786 原創首

作者簡介：品牌戰略與市場營銷高管，商業傳記作家，致力破解AI時代企業的轉型、變革與增長之惑。

開白名單 duanyu_H｜投稿 tougao99999

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