柔性太阳翼概览
太空算力将传统遥感卫星从“数据回传”升级为“在轨智能处理”，突破地面数据中心运营的能源与散热瓶颈，使得卫星成为可实时响应的“太空智能终端”，直接驱动低轨星座建设，催生出多场景需求，开辟商业航天新增长曲线。
图表来源：公众号 捷哥的行业宇宙
太阳翼是太空算力卫星能源系统的“能量心脏”，通过光电效应将太阳能转化为电能，为卫星提供稳定能源。主要分为刚性、半刚性和柔性三种类型。
在星链星座兴起之前，柔性太阳翼应用还不广泛，仅国际空间站、哈勃望远镜、EOS-AM等少数航天器采用。
但是这些航天器通常具有较大的本体和较高的功率需求，如果使用刚性太阳翼，会导致航天器“太胖”，火箭整流罩里“挤不下”的问题。此背景下，在柔性太阳翼应运而生。
国家航天局发布的“天问二号”探测器在轨飞行正常圆形柔性太阳翼展开图片：
柔性太阳翼以轻质薄膜为基板，可卷曲折叠，收纳体积小，减薄后的基板由刚变柔，业内通常把采用了柔性基板的太阳翼叫柔性太阳翼。
柔性太阳翼适用于大型空间站和组网卫星任务，且高度适配低轨微小卫星。
商业航天追求“一箭多星”发射，要求太阳翼收纳体积压缩比超100:1。从1.0版本的体积缩小，到2.0版本的发电能力再增加，到3.0版本的重量再降低契合了“一箭多星”的星座卫星需求。
柔性太阳翼通过卷筒式或折展桁架设计，使卫星堆叠密度提升300%，单次发射卫星数量从个位数增至数十颗。
中国空间站：采用第三代柔性太阳翼，专为实验舱设计，具备折叠展开功能，适应复杂太空环境。单舱配置两个太阳翼，发电能力约18千瓦；三舱组合后日发电量近1000度，可满足空间站长期稳定运行需求。已经成功应用于问天、梦天实验舱，为空间站提供持续、稳定的能源支持。
天问二号探测器：圆形柔性太阳翼，是深空探测的能源保障。天问二号探测器为满足在距离太阳约3.75亿千米的主带彗星开展探测的供电需求，研发配置了圆形柔性太阳翼。采用抗辐射材料与技术，有效抵御深空高能粒子辐射，保障太阳翼长期稳定运行。
低轨：柔性太阳翼已成主流且占比持续攀升。柔性太阳翼可实现十几颗甚至几十颗卫星层层堆叠发射，成为低轨商业卫星发射的重要方式。
深空：柔性太阳翼应用占比快速提升。柔性太阳翼展开面积大、功率重量比高的优势突出。目前柔性太阳翼正逐渐成为深空探测主流形式。
根据需求测算，5GW太空数据中心对太阳翼需求将达千亿规模。
StarlinkV3太阳翼面积得到大幅扩张：
资料来源：SpaceX
柔性太阳翼类型
柔性太阳翼主要分为手风琴式、扇形展开式和卷绕式三种类型。
卷绕式：采用卷轴式或折展桁架式设计，发射时卷曲为保温杯直径大小的卷轴，入轨后展开为大面积能源板，显著节省火箭整流罩空间。虽然技术难度大，但在微型化和空间适应性方面优势明显，是未来微小卫星能源系统的重要发展方向。
2025年9月16日，银河航天成功发射全球首款卷式全柔性太阳翼卫星。该卫星采用卷轴式设计，发射时折叠为保温杯直径大小的卷轴（收纳直径约8厘米），较传统刚性太阳翼提升5倍以上。这一技术彻底解决了卫星能源系统“大能量需求”与“小体积约束”的矛盾。
银河航天灵犀03星柔性太阳翼展开状态：
资料来源：银河航天
柔性太阳翼结构
柔性太阳翼由柔性基板、太阳能电池片、展开机构及防护镀膜组成。
其核心在于通过柔性基板实现电池片的可折叠部署，结合高精度展开机构确保在轨稳定展开。
在微重力、大温变等空间环境下，柔性太阳翼的结构部件需同时满足尺寸稳定性、结构刚度与轻量化的严苛要求，对翼上组件提出了极高标准。
真正左右柔性太阳翼性能峰值与稳定性的，关键要素主要就是两个核心部分：柔性电池片以及展开机构。前者关乎“发电量的多少”，后者关乎“能否顺利实现发电”。
半刚性太阳翼和柔性太阳翼展开过程：
资料来源：《中国空间可展开结构：进展与趋势》
航天材料需进行昂贵的地面模拟真空测试等，认证门槛高、周期长。
在材料与工艺层面，薄膜封装需具备优良的耐候性能以抵御原子氧等空间环境侵蚀，柔性电路及其接点须兼具高机械柔韧性与抗疲劳特性，砷化镓等柔性电池需在卷绕、展开及长期在轨过程中保持电性能稳定。
柔性薄膜基板
柔性太阳翼采用柔性的薄膜结构作为基板，实现轻量化和高功率密度与可折叠设计，适用于构建大型空间太阳翼，以及组网卫星一箭多星的任务需求。
PI膜在柔性和刚性太阳翼中需求广阔，透明PI薄膜可作为柔性太阳能电池底板，加速渗透。
CPI薄膜（透明聚酰亚胺薄膜）
柔性太阳翼的柔性薄膜基板核心衬底支撑材料，能够替代传统不透明背板，突破传统材料限制，使太阳翼在展开后形成“全透明柔性覆盖层”。既能满足发电需求，又为卫星设计提供了更高自由度。
作为PI薄膜中的高端细分，CPI技术门槛极高，航天级CPI膜需要额外复合涂层和重重客户认证，门槛极高，售价也较消费级膜产品贵数倍以上。
低轨卫星星座常需数十颗卫星堆叠发射，CPI 薄膜可实现太阳翼卷叠收纳，大幅节省发射空间以及降低发射成本。
此外，CPI 薄膜适配核心太空光伏路线，成为卫星领域晶硅、砷化镓光伏的重要封装材料。
从竞争格局来看，面向航天领域的薄膜，韩国科隆是全球量产领先者，日本住友化学技术储备深厚。国内沃格光电和瑞华泰两强并立。根据沃格光电官方信息，已率先实现在轨应用，CPI膜已完成对银河航天、长光卫星等头部客户的交付，配套研发了抗辐射防护镀膜技术。瑞华泰作为唯一通过航天材料院认证的企业，认证先发优势显著，以价格优势和产能规模抢占GW星座大批量订单。
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太阳能电池片
目前卫星上应用的太阳能电池主要可以分为晶硅、砷化镓两条技术路线。
p-Si电池最早应用，GaInP/GaAs/Ge三结砷化镓电池效率更高，是当前的市场主流。
根据测算，5GW容量的太空数据中心对于太阳翼电池阵面积的需求接近12平方公里。
11月2日，美国StarCloud公司已经率先发射搭载英伟达H100芯片与谷歌Gemini大模型的试验星，目标是在轨道上建造一座5GW级轨道数据中心，并配备超大面积太阳能电池板与冷却系统。
StarCloud-2工作架构图：
资料来源：Starcloud
砷化镓电池
柔性太阳翼中的砷化镓电池是以III-V族化合物半导体材料砷化镓为核心的光伏器件，专为航空航天、军工及民用移动能源领域设计，是当前柔性太阳翼的主流发电技术。
航空航天是砷化镓电池最大下游市场，占比超90%。
我国空间站把转换效率高达30%的刚性三结砷化镓和柔性基板进行结合，使得柔性太阳翼的单位面积发电功率大大增加，可以看作2.0版本的柔性翼。
银河航天灵犀03星商业卫星已应用柔性三结砷化镓电池阵，成为我国首个商业航天领域应用案例。
811所：中国航天科技集团有限公司第八研究院第八一一研究所，主要承担“星、箭、弹、船、（探测）器”及其它特殊设备用电源系统、控制设备、电源产品的研究、设计、制造和试验任务，同时负责新能源产业的孵化工作。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，如天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱等。
乾照光电：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。国内唯一实现批量供货，头部所有星座全覆盖，例如，朱雀三号的蓝箭旗下的鸿鹄-3星座，国家主导的国网星座，以及"千帆星座”。
凯迅光电：已建成完整的6英寸太阳电池生产线，产品光电转化率最高接近34%。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。
云南锗业：生产的光伏级锗晶片作为衬底材料，为砷化镓等高性能半导体薄膜的生长提供晶格匹配的基础。
钙钛矿电池
目前砷化镓电池片路线应用于太空算力领域面临成本过高和锗供给有限两大限制。
SpaceX已在探索晶硅电池及钙钛矿叠层电池应用于太空。
资料来源：SPACEX
钙钛矿材料作为替代方案，为卫星大幅减重，可大幅节约发射成本，空出更多载荷空间。
同时具备更高能源转化率，且易制成折叠式柔性太阳翼，有助于控制发射成本并支持超大型太阳板（如马斯克 V3 版本 257 平方米级太阳板）部署，未来有望成为主流太阳翼电池阵材料。
钙钛矿在弱光条件下的发电效率表现优异，更适应深空探测等复杂光照环境。当前钙钛矿应用场景从传统光伏向消费级横向拓展、向航空航天、太空算力等新兴领域纵向延伸。
伏曦炘空：上海港湾集团旗下专注空间能源系统的高科技企业，已搭载多颗卫星在轨试验，保障15颗卫星成功发射，40余套电源系统在轨稳定运行。钧天一号 03 星搭载的钙钛矿电池也完成一年在轨试载且运行正常。
12月8日，航天宏图与众能光储签署战略合作协议，面向太空算力与空间能源钙钛矿技术，设立合资公司航天超能。
此外，国内高校苏州大学、西湖大学以及相关厂商钧达股份、东方日升、协鑫科技、迈为股份、捷佳伟创、京山轻机、曼恩斯特、德龙激光、金辰股份、隆基绿能等；制造环节材料金晶科技、耀皮玻璃，以及组件环节杭州柯林等众多厂商均有布局。
考虑到未来单星功能及任务的复杂性，太阳翼面积有望向百平米级增大，商业化趋势下太阳翼电池片成本下降诉求旺盛。晶硅、晶硅-钙钛矿叠层技术在卫星能源系统中有望加速渗透。
搭载钙钛矿电池的太阳翼：
资料来源：《商业航天用低成本钙钛矿复合叠层太阳电池技术》
展开机构
柔性太阳翼展开机构是航天器实现轻量化、大功率供电的关键组件，是柔性太阳翼能否成功部署和长期发电的工程关键。
其设计需兼顾高收纳比、轻质化、高刚度及空间环境适应性。
根据展开方式和骨架支撑形式，柔性太阳翼展开机构可分为以下四类：
卷展式：柔性电池片贴附于柔性基底（如聚酰亚胺薄膜），卷成卷筒状，通过卷展梁和张紧索在轨自动展开。NASA的国际空间站ROSA试验、银河航天灵犀03星（单层厚度1毫米，展开长度9米、宽度超2.5米）。
卷筒式：电池阵列卷绕在储存筒内，通过电机缓慢释放展开并张紧。 展开受控可靠、张力可调，但储存筒占空间较大，锁定装置复杂。 部分早期航天器试验。
折展桁架式：柔性电池片与可折叠桁架骨架结合，展开后形成大面积高刚度平面。满足大功率、高稳定性任务需求（如空间站、深空探测）。成本高。 应用在国际空间站大型柔性太阳翼（单翼展开面积308平方米，功率32.8kW）、中国“天宫”系列空间站。
伞状或帆状：柔性电池贴附于径向支撑杆组成的伞状或帆状结构，一次性快速展开。 应用于NASA“奥西里斯-REx”探测器、欧洲“哨兵”系列卫星。
国内银河航天、上海商星、哈工大、沈阳自动化研究所、805/501所是该领域核心参与者。
银河航天三代通信卫星采用“翼阵合一”设计，外形类似展开的飞毯。当卫星完全展开时，可形成超过100平方米的相控阵天线和太阳电池阵，实现卫星与手机的直连宽带通信。
银河航天三代通信卫星-“翼阵合一”新一代通信卫星：
资料来源：银河航天
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