神舟二十三号载人飞船发射入轨后，于5月25日凌晨成功对接于空间站天和核心舱。空间应用系统本次通过神舟二十三号载人飞船搭载上行9项科学实验项目，上行的实验样品与装置总重54.1千克，水稻种子、肝细胞、纳米酶、放线菌、钙钛矿电池等实验材料将被用于开展各类太空实验。


本次任务将首次在中国空间站开展钙钛矿电池动态服役实验，获取其在真实空间极端环境下的转换效率衰减数据。研究将聚焦单结及叠层两类电池材料，为未来低轨卫星、深空探测、月球基地能源系统配置提供关键技术储备。


让卫星“减肥”且“省钱”的硬科技


钙钛矿电池是什么？它和我们日常生活中接触的干电池或新能源车电池有本质区别——后者属于储能类电池，本身不能发电；而钙钛矿电池属于第三代光伏电池，能够直接吸收光能转化为电能，无需预先充电储能。


不仅如此，钙钛矿电池还具有极高的“功质比”，有轻、薄、柔等特性，加工成本相对比较低廉。所以它是目前新一代的光伏技术中，最有望实现产业化应用的一个新型能源技术。正因为钙钛矿电池优点明显，使其成为中国空间站、深空基地等提供能源供给的重要候选方案之一。


不过，技术从实验室走向太空，必须过一道“坎”：钙钛矿电池能否经受住太空环境中的紫外辐射、粒子辐射、高浓度原子氧腐蚀以及剧烈温度交变？答案只能由空间科学实验给出。本次神舟二十三号飞船携带了单结钙钛矿和钙钛矿基叠层两类太阳能电池材料和器件，将在中国空间站首次开展钙钛矿电池动态服役实验，获得电池在真实空间极端环境下的转换效率衰减数据。


通过这次实验，科研团队将深入研究空间光谱、高能粒子辐照、原子氧、高低温交变等极端环境下，钙钛矿材料和器件的性能演化与失效机制，突破高效率、高功质比、低成本柔性空间光伏技术路线，为未来低轨卫星、深空探测、月球基地能源系统配置提供关键技术储备。


上行的叠层电池填补国际前沿研究空白


本次科学任务标志着中国太空光伏技术正式迈入工程验证新阶段。


据北京大学官方网站，本次神舟二十三号飞船携带的钙钛矿基叠层太阳能电池项目由北京大学材料学院周欢萍作为负责人，联合北京理工大学、哈尔滨工业大学、恒星力量（北京）科技有限公司攻关，将在空间站舱外开展首批次为期10个月的太空暴露有源实验。此前，依托天舟九号（2025年7月15日）、天舟十号（2026年5月11日），团队研制的钙钛矿太阳能电池样品已完成两批次无源样品搭载任务，正在空间站进行在轨舱外暴露实验。


叠层电池的技术原理在于：通过不同带隙子电池协同吸收太阳光，突破单结电池效率极限，具备更高转换效率、更高比功率优势，是未来高效太空光伏的核心方向。本次即将开展的是钙钛矿基叠层电池在轨有源实验，可以实现光伏电池电力输出数据的在轨实时监测与回传，从而实时监测太阳能电池在极端环境下性能变化，以填补国际前沿研究的空白。


实验聚焦空间极端环境下高效率叠层光伏材料与电池的长期服役性能，将有助于更好地研究空间光谱、高能粒子辐照、原子氧、高低温交变等极端环境下，钙钛矿材料和电池的性能演化与失效机制，突破高效率、高比功率、低成本柔性空间光伏技术路线，为未来低轨卫星、深空探测、月球基地能源系统配置提供关键技术储备，助力中国抢占太空能源技术高地，为人类宇宙探索提供持久、经济的“中国光能”。


单结钙钛矿电池背后的企业力量


这场引领未来的太空能源实验中，企业并未缺席。


据南京大学官方网站，本次随神舟二十三号上行的单结钙钛矿电池，由南大教授谭海仁团队联合仁烁光能、中国科学院半导体研究所研制。仁烁光能创始人正是南京大学教授谭海仁。


谭海仁表示，我们将以此次在轨测试为契机，联合高校与科研院所，扎实推进钙钛矿光伏从实验室走向空间应用，为我国商业航天能源自主创新提供有力支撑。


数据最能说明问题。仁烁光能长期深耕钙钛矿太空光伏技术，在钙钛矿单结和钙钛矿叠层电池领域先后13次创造光电转换效率世界纪录。为推动柔性钙钛矿叠层技术在太空光伏中的实际应用，仁烁光能承担了2025年江苏省科技重大专项“面向多场景应用的高效率柔性钙钛矿叠层光伏组件关键技术研发”。公司此前已与欧洲宇航局资助的斯旺西大学实验室合作完成了钙钛矿电池模拟空间环境下的地面验证。


谭海仁算了一笔成本账，相比于传统的砷化镓太阳能电池，钙钛矿太阳能电池的制造成本要便宜非常多。钙钛矿太阳能电池，将来成本有望每瓦低于10元；传统的砷化镓空间太阳能电池，每瓦制造成本高达1500元以上，算下来成本能便宜将近100倍！同时对比地面大规模使用的晶硅太阳能电池，它的抗辐照性能更强，而且电池可以做得极薄，还具备柔性、可弯折的特性。


商业航天的未来可能就此改写


钙钛矿电池的空间站实验，其意义并不仅限于技术验证，更关乎商业航天的未来。


当前，商业卫星、低轨互联网星座计划正以前所未有的速度推进。传统的航天电源虽然技术成熟，但成本居高不下且缺乏柔性。作为航天器核心能源供应方案，太空光伏凭借持续光照、高能量密度等优势，成为商业航天不可或缺的配套领域，而技术路线迭代与成本优化是行业突围的关键。


华金证券研报分析认为，商业航天迈入规模化应用，太空光伏作为航天器核心能源，凭借持续光照优势成为主力赛道。当前市场由砷化镓电池主导，但成本高；钙钛矿电池凭借成本低、减重及柔性优势，有望成为下一代核心选择。随着低轨卫星需求爆发，太空光伏市场空间广阔。


一旦钙钛矿电池在舱外验证了其高可靠性，将为未来轻量化、可卷曲的柔性太空光伏组件铺平道路，助力我国商业航天能源自主创新。从地面实验室到浩瀚星河，这一次，我们正在用实际行动，为未来的太空探测铺就一条坚实的能源之路。


新京报零碳研究院研究员 陶野


编辑 陈莉 


校对 穆祥桐