太空里發(fā)一度電，比地球上貴幾十倍。

衛(wèi)星、空間站、未來(lái)的太空數(shù)據(jù)中心，全指著太陽(yáng)能板活。但幾十年來(lái)，航天器用的一直是砷化鎵電池，性能沒(méi)得說(shuō)，就是很貴，全球就那么幾家能做。

5月11日，天舟十號(hào)從文昌升空。七百多公斤物資塞進(jìn)貨運(yùn)艙，41項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)跟著一起上了天。干細(xì)胞培育的人工胚胎裝上了，要在微重力下看看生命最初幾天怎么發(fā)育；香港科大做的溫室氣體探測(cè)儀也跟著上去了，分辨率100米，能從太空直接盯住地面上哪個(gè)工廠在排放。而在這一堆東西里面，還夾著一片不太起眼的樣品：一塊能彎折、能卷起來(lái)的硅太陽(yáng)電池。

這就是今天的主角，薄到像紙，每平米不到1公斤，成本只有航天主流砷化鎵電池的十分之一。

硅電池，地球上到處都是，光伏產(chǎn)業(yè)早就把它卷成了白菜價(jià)。但太空一直用不了它。這次送上去的這片，就是來(lái)驗(yàn)證一件事：地面上最便宜的光伏技術(shù)，能不能扛住太空惡劣環(huán)境的摧殘。

省下來(lái)的錢(qián)當(dāng)然重要，但這片電池真正打開(kāi)的，是一扇關(guān)于規(guī)模的門(mén)。商業(yè)航天正在從少數(shù)昂貴任務(wù)走向萬(wàn)顆衛(wèi)星在軌、太空算力上線的時(shí)代，太空需要的電只會(huì)越來(lái)越多，用什么給這個(gè)時(shí)代供電，是一個(gè)比省錢(qián)大得多的問(wèn)題。

01: 太陽(yáng)能和太空，本來(lái)就是一對(duì)

太陽(yáng)能電池剛被造出來(lái)的時(shí)候，沒(méi)人知道它該往哪兒用。

1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室做出了第一塊實(shí)用的硅太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換效率6%。在那之前，人類(lèi)折騰了幾十年別的材料，效率始終卡在1%左右。硅電池一出來(lái)，直接翻了6倍，第一次讓人覺(jué)得用陽(yáng)光發(fā)電這事兒可能真的行。

但行歸行，在地面上一時(shí)半會(huì)兒找不到合適的場(chǎng)景，電網(wǎng)有煤有水，不缺這幾瓦。

真正讓硅電池證明自己的，是太空。

1958年，也就是太空競(jìng)賽期間，美國(guó)發(fā)射了先鋒一號(hào)，人類(lèi)第一顆用太陽(yáng)能供電的衛(wèi)星。在它之前，衛(wèi)星全靠自帶電池活著，電量耗盡就徹底沉默，最多撐幾個(gè)星期。先鋒一號(hào)裝了太陽(yáng)能板，傳了6年數(shù)據(jù)。

從幾周到6年，太陽(yáng)能板把衛(wèi)星從一次性用品變成了能長(zhǎng)期工作的工具，這一下就成了標(biāo)配。

太空里不能燒煤、不能接電網(wǎng)，太陽(yáng)是唯一穩(wěn)定的能量來(lái)源。衛(wèi)星通信靠電，姿態(tài)控制靠電，載荷運(yùn)行靠電，連調(diào)整軌道的推力器都要電。太陽(yáng)能板就是衛(wèi)星的命，板子出問(wèn)題，整顆衛(wèi)星就是一塊昂貴的太空垃圾。

可以說(shuō)，是太空給了太陽(yáng)能電池第一份正式工作。沒(méi)有航天這個(gè)甲方，硅電池可能還要在實(shí)驗(yàn)室里多蹲好幾年。

但這段合作沒(méi)能持續(xù)下去。

太空環(huán)境太惡劣。地面有大氣層和地磁場(chǎng)擋著，太陽(yáng)的高能粒子到不了光伏板表面。太空里沒(méi)這層保護(hù)，高能質(zhì)子和電子直接轟上來(lái)。歐空局做過(guò)測(cè)算：一塊裸露的太陽(yáng)電池在太空中暴露幾天，性能退化的程度，相當(dāng)于有防護(hù)的電池在地面用15年。幾天頂15年，跟電池本身好不好沒(méi)關(guān)系，純粹是環(huán)境太狠。

還有溫度。衛(wèi)星每90分鐘繞地球一圈，朝陽(yáng)面飆到零上120度，背陰面跌到零下170度，一圈就是一次冷熱沖擊，一年下來(lái)幾千次。再加上低軌道上的原子氧腐蝕，硅這種晶體材料扛不?。毫Ｗ哟驂木Ц?，溫循讓材料開(kāi)裂，彎折直接斷掉。

太空需要更抗造的東西，砷化鎵就這樣接了班。

砷化鎵多結(jié)電池，效率比硅高一大截，抗輻射能力也強(qiáng)得多。多結(jié)結(jié)構(gòu)把不同波長(zhǎng)的光分層吸收，最上面一層吃藍(lán)光，中間吃綠光，底下吃紅光，層層往下接，效率比單結(jié)硅電池高出十幾個(gè)百分點(diǎn)。在地球靜止軌道上干15年，還能保持原始性能的88%。

到今天，通信衛(wèi)星、天宮空間站、國(guó)際空間站的新型太陽(yáng)翼、月球和火星探測(cè)器，用的基本都是砷化鎵。太空發(fā)電這個(gè)賽道，它幾乎一統(tǒng)江湖。

但砷化鎵有個(gè)問(wèn)題：只要主要客戶是航天，就注定貴。全球能做航天級(jí)砷化鎵電池的廠商一只手?jǐn)?shù)得過(guò)來(lái)，每一片都按航天標(biāo)準(zhǔn)篩選，產(chǎn)業(yè)鏈窄、產(chǎn)量小，價(jià)格下不來(lái)。

貴到什么程度？衛(wèi)星級(jí)太空砷化鎵太陽(yáng)能電池板極其昂貴，市場(chǎng)價(jià)格通常高達(dá)20萬(wàn)至30萬(wàn)元人民幣/平方米。在地面上，工程師為了用得起砷化鎵，得先拿透鏡把陽(yáng)光匯聚幾百倍，打到小小的電池片上才劃算。普通人家屋頂鋪光伏板？那是硅的天下，砷化鎵連報(bào)價(jià)的機(jī)會(huì)都沒(méi)有。

而地面硅光伏這二十年發(fā)生了什么，不用多說(shuō)了。中國(guó)把從硅料到電池片再到組件的整條產(chǎn)業(yè)鏈打磨了二十年，光伏組件價(jià)格最低跌到每瓦不到7毛錢(qián)人民幣，很多地區(qū)發(fā)電成本比燒煤還便宜。全球光伏裝機(jī)里90%以上是晶硅。

同一個(gè)起點(diǎn)出發(fā)，太空和地面走上了完全不同的路。太空選了砷化鎵，貴但扛得住，反正一顆衛(wèi)星造價(jià)幾億美元，電池占總成本比例不高，貴一點(diǎn)忍了。地面選了硅，靠規(guī)模效應(yīng)把成本殺到極致。

硅上天的能力一直都有，只是在嚴(yán)苛軌道環(huán)境下被砷化鎵壓了幾十年?，F(xiàn)在，情況開(kāi)始不一樣了，要往天上卷了。

02: 把電池折起來(lái)

前面說(shuō)了，硅被太空淘汰有三個(gè)原因：輻射扛不住、溫循撐不了、彎折直接斷。但這三個(gè)問(wèn)題里，脆是最前置的那一個(gè)。

硅是晶體，一彎就裂。而太空太陽(yáng)翼必須折疊收納，塞進(jìn)火箭整流罩那點(diǎn)空間里，到了軌道上再展開(kāi)，電池彎不過(guò)來(lái)，這條路就走不通。

中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所的團(tuán)隊(duì)花了好幾年攻這個(gè)問(wèn)題，2023年，成果發(fā)在了Nature封面上。

思路是很簡(jiǎn)單的：硅片在制造過(guò)程中，表面會(huì)留下很多微小的V字型溝槽。這些溝槽肉眼看不見(jiàn)，但彎曲的時(shí)候，應(yīng)力集中在V槽尖角上，裂紋從尖角開(kāi)始擴(kuò)展，硅片就斷了。團(tuán)隊(duì)做的事情是：把尖銳的V槽處理成圓滑的U槽。

圖：微觀區(qū)別

圖：宏觀表現(xiàn)

尖角變圓角，應(yīng)力從一個(gè)點(diǎn)分散到一段弧面上，峰值應(yīng)力大幅降低，硅片就不容易裂了。聽(tīng)著像一道中學(xué)物理題的答案，但就是這么個(gè)改動(dòng)，上了Nature封面。

這個(gè)方案巧在哪？不動(dòng)電池主體結(jié)構(gòu)，不改核心制造工藝，只處理硅片邊緣的微觀形態(tài)，改動(dòng)極小，效果極大。

做出來(lái)的柔性硅電池，轉(zhuǎn)換效率24.5%，和主流剛性硅電池基本持平。但更有意思的是，60微米厚的柔性硅片和傳統(tǒng)140微米的剛性硅片對(duì)比，在不同入射角下的綜合發(fā)電量反而高了17%。更薄、更輕，但發(fā)電更多，因?yàn)楸∑瑢?duì)不同角度的光響應(yīng)更好。

又薄又便宜還更能發(fā)電，這組數(shù)據(jù)放在光伏行業(yè)里屬于拿出來(lái)能讓同行沉默的那種。

成本也跟著下來(lái)了，硅材料用量大幅減少，生產(chǎn)成本降低約29%，度電成本降低23%到39%。溫循測(cè)試120小時(shí)，功率損失只有0.32%。

數(shù)據(jù)確實(shí)漂亮。但彎折問(wèn)題解決了，只是過(guò)了第一關(guān)。

前面說(shuō)過(guò)，硅被太空淘汰不只是因?yàn)榇啵€因?yàn)檩椛浜蜏匮?。高能粒子轟擊會(huì)在硅晶格里打出缺陷，反復(fù)冷熱沖擊會(huì)讓材料疲勞開(kāi)裂。彎折的問(wèn)題靠V槽變U槽解決了，但輻射和溫循的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室只能模擬一部分。真正在軌道上跑半年、一年之后，效率到底衰減多少、微觀結(jié)構(gòu)會(huì)怎么變，只有送上去才知道。

這就是天舟十號(hào)這次搭載的意義。這片柔性硅電池會(huì)被安裝在中國(guó)空間站的材料實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，接受真實(shí)的粒子輻照、紫外輻照、原子氧腐蝕。等樣品隨飛船返回后，團(tuán)隊(duì)把在軌數(shù)據(jù)和地面數(shù)據(jù)做對(duì)比，搞清楚衰減機(jī)理到底什么樣。

論文發(fā)了，獎(jiǎng)拿了，但太空不認(rèn)論文，認(rèn)的是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。這次上天，就是從實(shí)驗(yàn)室走向真實(shí)環(huán)境的那一步。

這一步邁過(guò)去了，后面的故事才真正開(kāi)始。

03: 太空算力缺的就是電

砷化鎵電池貴，但過(guò)去航天界忍了，衛(wèi)星數(shù)量少、單顆造價(jià)高，電池在總成本里占比不大，貴就貴吧。反正花的也不是自己的錢(qián)。

這個(gè)邏輯正在被打破，打破它的是商業(yè)航天的規(guī)?；?。

SpaceX的星鏈已經(jīng)超過(guò)一萬(wàn)顆衛(wèi)星在軌。中國(guó)也在推進(jìn)自己的巨型星座，到2030年計(jì)劃建成超過(guò)1.3萬(wàn)顆低軌衛(wèi)星。亞馬遜的Kuiper、OneWeb，全球低軌互聯(lián)網(wǎng)星座加起來(lái)，未來(lái)十年在軌衛(wèi)星數(shù)量可能增長(zhǎng)到幾萬(wàn)顆。

每一顆都需要太陽(yáng)電池供電。

過(guò)去是給一顆衛(wèi)星配電池，砷化鎵貴一點(diǎn)也就幾百萬(wàn)美元的事。現(xiàn)在是給上萬(wàn)顆衛(wèi)星配電池，乘上這個(gè)數(shù)字，就不是忍一忍能解決的了。

而比衛(wèi)星星座更刺激的想象空間，來(lái)自太空算力。

數(shù)據(jù)中心在地面上就是吞電大戶，AI訓(xùn)練把各地電網(wǎng)吃得夠嗆。太空的好處是太陽(yáng)能直接用、不占地面電網(wǎng)資源，但代價(jià)是每一瓦電都得靠自己發(fā)。這把能源問(wèn)題推到了極致。

2025年11月，英偉達(dá)的H100 GPU首次被送入太空，測(cè)試軌道數(shù)據(jù)中心的可行性。后續(xù)規(guī)劃是2027年更大規(guī)模，2030年代設(shè)想是40兆瓦級(jí)，大約相當(dāng)于一個(gè)小型火力發(fā)電廠的功率。要在太空發(fā)出這么多電，靠砷化鎵的成本和產(chǎn)能，根本撐不住。馬斯克本人也力推太空數(shù)據(jù)中心，他在談到這一設(shè)想時(shí)，參考的場(chǎng)景就是拿中國(guó)造的太陽(yáng)能板送上太空發(fā)電。

這個(gè)方向上全球都在動(dòng)。NASA研發(fā)的可展開(kāi)太陽(yáng)陣列ROSA，已經(jīng)用在了國(guó)際空間站上；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡早年的太陽(yáng)翼也是柔性設(shè)計(jì)，卷起來(lái)塞進(jìn)航天飛機(jī)貨艙發(fā)射。2026年2月，Rocket Lab專(zhuān)門(mén)推出了面向太空數(shù)據(jù)中心的先進(jìn)硅太陽(yáng)陣列，理由說(shuō)得很直白：軌道數(shù)據(jù)中心的瓶頸就是電力，要支撐吉瓦級(jí)太空發(fā)電，必須用低成本、能工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的太陽(yáng)陣列。他們選的就是硅。

道理不復(fù)雜：硅未必效率最高，但只有硅的產(chǎn)業(yè)鏈能撐得起這個(gè)規(guī)模。

這其實(shí)不只是太陽(yáng)電池的事。商業(yè)航天整體都在經(jīng)歷同一個(gè)轉(zhuǎn)變：把航天專(zhuān)用的東西換成民用量產(chǎn)的東西。SpaceX造星艦，艦體用的是到處都能買(mǎi)到的304不銹鋼，不用航天特種合金。衛(wèi)星上的芯片和傳感器，越來(lái)越多地用工業(yè)級(jí)甚至消費(fèi)級(jí)器件替代航天專(zhuān)用品，性能不差，價(jià)格便宜幾個(gè)數(shù)量級(jí)。太陽(yáng)電池走的是同一條路：用地面量產(chǎn)了二十年的硅，替代航天專(zhuān)用的砷化鎵。

中國(guó)方案的獨(dú)特之處在于，背后有全球最成熟的硅光伏產(chǎn)業(yè)鏈直接撐著，打的就是這張牌。

但冷水也必須潑。

2026年4月的一篇論文算了筆非常細(xì)的賬：1兆瓦太空IT負(fù)載，需要大約5640平方米光伏面積，光伏儲(chǔ)能和散熱器總質(zhì)量約29.4公斤/千瓦。按目前的發(fā)射成本和硬件水平，把通用算力搬上太空在經(jīng)濟(jì)上還差3到13倍。

太空數(shù)據(jù)中心遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有成熟。散熱、陰影期儲(chǔ)能、天地通信帶寬、衛(wèi)星替換周期，每一項(xiàng)都是獨(dú)立的工程難題，電力只是其中一環(huán)。

但正因?yàn)椴罹啻螅恳粋€(gè)能壓低的環(huán)節(jié)都更加關(guān)鍵。太空算力要成立、星座衛(wèi)星要可持續(xù)運(yùn)營(yíng)、深空探測(cè)器要更輕更遠(yuǎn)，歸根結(jié)底都繞不開(kāi)同一個(gè)前提：太空發(fā)電的價(jià)格必須降下來(lái)。

把地面光伏的規(guī)?；圃炷芰Π徇M(jìn)航天供應(yīng)鏈，硅電池通過(guò)太空驗(yàn)證，是這一切的第一步。

下一步可能更值得期待。多個(gè)實(shí)驗(yàn)室在推進(jìn)鈣鈦礦和硅的疊層太陽(yáng)電池，鈣鈦礦吃藍(lán)光，硅吃紅光，兩層疊在一起，效率比單層硅高出一大截，多個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)做到30%以上。硅基先打通太空之路，疊層路線跟上來(lái)，太空光伏的天花板還能被大幅拉開(kāi)。

砷化鎵不會(huì)馬上被趕下桌。深空探測(cè)、高軌通信這些對(duì)效率和可靠性要求極致的場(chǎng)景，短期內(nèi)它還沒(méi)有替代品。

但商業(yè)航天的邏輯變了，過(guò)去上天的是少數(shù)昂貴裝備，未來(lái)是成千上萬(wàn)臺(tái)設(shè)備要在軌道上吃電，當(dāng)規(guī)模上去以后，誰(shuí)便宜誰(shuí)上桌。

中國(guó)光伏花了二十年，把地面電價(jià)打成白菜價(jià)。這套打法能不能搬上天，幾千顆衛(wèi)星等著答案，太空算力等著上電，深空探測(cè)等著輕量化。降成本這件事，從來(lái)都不是小事。

天舟十號(hào)帶上去的那片紙一樣薄的硅電池，是回答這一切的第一步。