当前，空天领域已成为大国博弈的核心赛场。空天能源作为支撑商业航天、太空算力、深空探测等领域的“心脏”，直接决定着各国空天事业的发展水平与竞争实力。从低轨卫星星座的批量部署，到空间太阳能电站的在轨建设，再到载人航天工程的持续突破，都对高效、可靠、轻量化的能源供给提出迫切需求。传统的空间光伏技术难以满足新时代空天任务发展需求，柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏凭借高效率、低成本、高功率重量比等优势，成为破解空天能源瓶颈、引领新一代空天光伏发展的重要方向，将为我国抢占空天科技制高点、保障航天安全提供关键支撑。

　　空天光伏迭代亟须开辟全新技术路径

　　面向空天事业，为什么要寻找新的光伏材料？晶硅太阳能电池是目前地面光伏电站的主流技术，技术成熟、产业链完整，但其光电转换效率约为25%，实验室最高效率已逼近29.4%的理论极限，进一步提升的潜力有限。航天领域主流使用的砷化镓多结电池光电转换效率超30%、抗辐射性能优异，但成本高昂，每瓦数百元，是地面晶硅电池的数百倍，这严重限制了商业航天规模化应用。

　　钙钛矿/晶硅叠层光伏技术则提供了新的可能性，既可以实现光谱的高效利用，又能够大幅节约制备成本。该技术由两种材料上下叠加。其中，钙钛矿吸收太阳能中高能量的短波光（如蓝光、紫外光），晶硅吸收太阳能中低能量的长波光（如红光、红外光），由此实现光谱的高效利用，据测算理论光电转换效率超43%。同时，对这一叠层材料进行柔性化处理，更是一次重大的技术突破。基于超薄硅片的柔性叠层电池厚度仅约60微米，为传统硅片的1/3—1/2，具备轻量化、可弯曲特点，功率重量比达1.77瓦/克，十分契合航天器减重降本需求，可显著节约发射成本。

　　柔性叠层光伏理论优势显著，但在低轨太空环境中需经受零下150℃至零上180℃的极端温差考验，不同材料层之间因热胀冷缩和弯折产生严重的机械应力集中，进而引发界面分层、效率衰减乃至器件失效，稳定性与耐用性问题长期制约着产业化进程。

　　针对这一难题，有关科研团队联合攻关，创新提出两项关键界面调控技术方案。一是构建“一松一紧”双层氧化锡缓冲结构：疏松多孔层如减震弹簧，高效吸收、分散弯曲和形变产生的破坏性应力；致密层如高速通道，保障电荷快速提取、稳定传输。这一“刚柔并济”的结构设计，在纳米尺度平衡了应力缓冲与电荷传输需求，为电池披上了“耐用铠甲”。二是开发反应等离子体沉积氧化铟铈薄膜。该薄膜牢固黏合各功能层，既能精准调控界面能级、降低能量损耗，又能提升导电性、透光性和机械性能，并抑制卤素离子迁移，显著提高器件效率、稳定性和柔韧性。依托以上两项创新研制的柔性钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池光电转换效率再创世界纪录：小面积器件效率达33.6%，全尺寸硅片器件效率达29.8%。器件经43000次弯折后仍保留97%的初始效率，展现出优异的机械耐久性与空间环境适应性。

　　柔性叠层光伏的应用方向和战略价值

　　随着全球商业航天竞赛持续升温，空天能源需求迎来多维爆发。低轨卫星互联网加速部署，我国已进入星座组网关键阶段，国家战略级项目规划部署海量卫星；在轨AI算力快速升级，卫星向太空算力方向发展，单星能源需求将提升10倍以上；空间太阳能电站稳步推进，我国计划2030年前完成百万瓦级实验验证，2050年前后实现商用。在以上应用方向驱动下，空天能源已成为先导性技术，预计2030年我国低轨卫星光伏市场规模将超过30亿美元，在轨AI算力与空间太阳能电站的远期需求将催生千亿级市场。这对高效、轻量化、长寿命的光伏技术提出更高要求。

　　在此背景下，柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏的优势尤为突出。一是轻量化带来的发射成本变革，其功率重量比达1.77瓦/克，在同等发电功率下可大幅减轻器件重量，从而有效降低单星发射成本。二是高效率带来的发电能力跃升，极地轨道太空光伏全年不间断发电、不受昼夜和天气影响，年发电量可达到地面的8倍。柔性钙钛矿/晶硅叠层电池实验室光电转换效率已达33.6%，显著优于传统晶硅电池。发电时长与发电效率的双重提升形成叠加效应，进一步强化了整体发电性能。三是低成本带来的商业航天可行性，未来成本有望降至10元/瓦以下，远低于现行航天器使用的砷化镓多结电池，具备可观的商业化应用潜力。

　　柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏技术的价值和战略意义主要体现在三个维度。

　　一是抢占未来能源技术国际制高点。光伏作为我国“新三样”核心产业，已具备全球领先优势，向太空光伏延伸是必然趋势。当前，美国、日本均已布局空间太阳能发展计划。率先突破低成本、高可靠太空光伏技术，将直接决定我国在商业航天与空间能源竞争中的主动权。

　　二是助力“双碳”目标与新型能源体系建设。空间太阳能电站被视作破解全球能源问题、保障国家能源安全的重要战略路径。要实现2030年前完成百万瓦级空间太阳能发电实验验证、2050年实现商业化运行的目标，柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏是不可或缺的关键核心技术支撑，也是抢占空间能源科技制高点的重要突破口。

　　三是推动新能源技术从高端应用走向普惠民用。该技术不仅可用于航天领域，还能向无人机、新能源汽车、可穿戴设备、车载光伏、光伏建筑一体化等场景拓展，实现尖端科技向大众市场的价值溢出，展现出强大产业生命力。

　　柔性叠层光伏的发展瓶颈与未来展望

　　尽管柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏运用前景广阔，但全球太空光伏技术整体仍处于探索验证初期，远未到确立主流技术路线的阶段。从技术维度看，柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏仍需在极端环境耐受性、长期应用稳定性、大面积制备与效率成本平衡四个方向上实现突破。从产业维度看，太空光伏的商业化路径、成本结构、在轨运维体系等均存在不确定性，在太空真实环境中的长期可靠性仍需在轨验证。从政策与协同维度看，航天光伏技术研发涉及材料、器件、封装、空间环境适应性等多个交叉领域，需企业与航天科研机构加强合作，扎实推进技术研发与产业链搭建，避免“资本过热、技术滞后”的失衡局面。

　　面向未来，从支撑商业航天与太空算力，到助力空间太阳能电站建设，再到反哺地面新能源应用，柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏承载着“从效率领跑迈向场景领跑”的宏大愿景。这一进程需历经从实验室研发到在轨验证、从单星示范到大规模部署阶段，每一步推进都能为空天能源体系积累核心技术数据和产业化经验。可以预见，随着更多在轨验证任务落地和产业链持续成熟，柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏将逐步从“技术可能性”转化为“工程现实性”，为我国抢占空天科技制高点筑牢坚实可靠的能源底座。

　　（作者系苏州大学党委书记）

（责编：郑继民）