Ist die Endstation der Weltraum-Rechenleistung die Photovoltaik?
In letzter Zeit hat sich die Raumfahrt-Photovoltaik (PV) stark entwickelt.
Neueste Meldungen zufolge zeigt ein kürzlich von der US-amerikanischen Bundeskommunikationskommission (FCC) veröffentlichtes Dokument, dass SpaceX die Genehmigung zur Aussendung und zum Betrieb einer Satellitenkonstellation bestehend aus bis zu einer Million Satelliten beantragt und ein Netzwerk von Orbital-AI-Datenzentren aufbauen will.
Von der Antriebstechnik von Satelliten bis hin zur Rechenleistung im Weltraum ist die Entwicklung der Raumfahrt-PV eine lange Reise in die Weiten des Weltalls. Kürzlich riefen Reporter der "Sci-Tech Innovation Board Daily" als Anleger mehrere börsennotierte Unternehmen an, die auf diesem Gebiet tätig sind, um über deren neuesten Geschäftsfortschritt zu informieren. Insgesamt betrachtet haben zwar viele börsennotierte Unternehmen Technologien auf diesem Gebiet entwickelt, dennoch halten viele Unternehmen eine eher vorsichtige Haltung und sind der Ansicht, dass sich dieses Gebiet noch in der Erkundungsphase befindet.
Mehrere Faktoren tragen zur Popularität der Raumfahrt-PV bei
Raumfahrt-PV bezieht sich auf die Solartechnologie, die Satelliten, Raumstationen und andere Raumfahrzeuge mit Strom versorgt. Ihr Kernprinzip entspricht dem der terrestrischen PV, nämlich die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie durch die Photoelektrizität. Aufgrund der speziellen Anwendungsumgebung muss sie jedoch in einem extremen Temperaturbereich (-150 °C bis +150 °C), unter hoher Strahlung und im Hochvakuum stabil funktionieren.
Viele Branchenexperten sind der Ansicht, dass sich im Vergleich zur Wettbewerbslogik der terrestrischen PV der Kernvorteil der Raumfahrt-PV auf Zuverlässigkeit und Umweltanpassungsfähigkeit konzentriert, was höhere Anforderungen an die technische Präzision und die Materialstabilität stellt.
Hinsichtlich der Kerninflationslogik der Raumfahrt-PV ist Yin Shenglu, Analyst der Kaiyuan Securities, der Ansicht, dass der Markt für terrestrische PV bereits in eine Phase des extremen Kostendrucks eingetreten ist, während die Geschäftslogik der Raumfahrt-PV grundlegend von der terrestrischen Anwendung abweicht. Der Endnutzer der Raumfahrt-PV sind Satelliten, deren Hauptanforderung an das Stromversorgungssystem die Zuverlässigkeit ist, nicht bloß die Kostensenkung. Der Ersatz von Galliumarsenid-Batterien durch Siliziumkristall-Batterien kann die Hardwarekosten der Solarsysteme erheblich senken, doch bedeutet dies nicht, dass ein niedrigerer Preis immer besser ist. Denn wenn ein Satellitenstromversorgungssystem ausfällt, weil die Batterie nicht zuverlässig genug ist, führt dies direkt zum Totalverlust des gesamten Satelliten. Die daraus resultierenden Vermögensverluste würden die Anschaffungskosten der Batterie selbst bei weitem übersteigen. Nach seiner Ansicht verzichtet die Raumfahrt-PV von Grund auf auf das Wettbewerbsmodell "niedriger Preis gewinnt"; Sicherheit und Stabilität stehen an erster Stelle.
Angesichts der gegenwärtigen Popularität der Raumfahrt-PV haben Branchenexperten der "Sci-Tech Innovation Board Daily" erklärt, dass dies kein Zufall sei, sondern das Ergebnis der Kombination mehrerer Faktoren wie "Ressourcen, Wettbewerb und Strategie".
Konkret betrachtet: Auf der Angebotsseite befindet sich die globale grüne Energiewende derzeit in der "Tiefenphase", und das globale Solarenergie-System steht vor Entwicklungsschwierigkeiten. Die terrestrische PV ist aufgrund von Tag-Nacht-Wechsel, Wetterbedingungen und geographischer Breite in Bezug auf Energiedichte und Stabilität naturgemäß begrenzt. Wenn die Welt in Zukunft ihren großen Energiebedarf decken will, würde die alleinige Nutzung von terrestrischer PV zu unzumutbaren Belastungen für Land und Ökosystem führen.
Auf der Nachfrageseite hat die Beschleunigung der Entwicklung von Künstlicher Intelligenz, Rechenzentren und der vollständigen Elektrifizierung in den letzten Jahren einen großen Bedarf an kontinuierlicher, stabiler und hochdichter Basislastenergie geschaffen. Die Nachteile der intermittierenden Natur herkömmlicher erneuerbarer Energien werden immer deutlicher. Gleichzeitig hat die rasante Entwicklung der Satelliteninternetdienste in der Erdnahen Umlaufbahn, von riesigen Satellitenkonstellationen, Raumstationen und Tiefraumsonden einen dringenden Bedarf an kontinuierlicher, effizienter und zuverlässiger Energieversorgung im Weltraum geschaffen.
In der langen Frist hat China sich das Ziel gesetzt, bis 2030 den Höhepunkt der Kohlendioxidemissionen zu erreichen und bis 2060 die Kohlenstoffneutralität zu erzielen. Um dieses "Doppel-Kohlenstoff-Ziel" zu erreichen, müssen wir so bald wie möglich neue strategische Wege finden, die die physikalischen Beschränkungen der Erde überwinden und fast unbegrenzte saubere Energie liefern können. Die Raumfahrt-PV ist eine der wichtigen Vorlaufkonzepte, um diesen Herausforderungen zu begegnen.
Mehrere börsennotierte Unternehmen geben Auskunft über neuesten Geschäftsfortschritt
Betrachtet man die Branchenketten, umfasst die Raumfahrt-PV derzeit mehrere Kernbereiche, darunter die Rohstoffe und Ausrüstungen in der oberen Stufe, die Batterieherstellung in der mittleren Stufe und die Anwendungen in Raumfahrzeugen in der unteren Stufe. Bei den Rohstoffen in der oberen Stufe handelt es sich um Batterierohstoffe wie Galliumarsenid, Siliziumkristall und Perowskit sowie um Kernproduktionsausrüstungen wie MOCVD-Anlagen und Laserbearbeitungsmaschinen. Die mittlere Stufe konzentriert sich auf die Forschung und Herstellung verschiedener Raumfahrt-PV-Batterien und hat ein vielfältiges technologisches Wettbewerbsumfeld geschaffen. Die untere Stufe richtet sich an Anwendungsgebiete wie Erdnahes Satellitennetz, Raumstationen und Rechenzentren im Weltraum und dient direkt der kommerziellen Raumfahrtindustrie.
Betrachtet man den neuesten Geschäftsfortschritt von börsennotierten Unternehmen in der Branchenkette, hat ein Verantwortlicher von JinkoSolar der "Sci-Tech Innovation Board Daily" mitgeteilt, dass Perowskit-Schichtbatterien aufgrund ihrer inhärenten Vorteile wie "hohe Effizienz, niedrige Kosten, geringes Gewicht und Flexibilität" besser für die Raumfahrt-PV geeignet sind als andere Technologien und die "optimale Lösung für die mittlere und lange Frist der Raumfahrt-PV" seien. "Eine energieeffiziente Lösung mit geringem Gewicht und hoher Strahlenresistenz kann die Fläche der Satellitensolarflügel erheblich verringern und mehr Nutzlastraum für andere Schlüsselkomponenten schaffen. Wir erwarten, dass Perowskit-Schichtbatterien in etwa drei Jahren in einer gewissen Produktionsebene hergestellt werden können."
Trina Solar hat mitgeteilt, dass das nationale Schwerpunktlabor von Trina Solar Technologien in Bezug auf Perowskit-Schichtbatterien und Galliumarsenid-Solarzellen entwickelt hat. "In der Vergangenheit hat das Unternehmen bereits einige Kooperationen mit führenden europäischen und amerikanischen Raumfahrtunternehmen im Bereich von kristallinen Siliziumprodukten gehabt. Die gegenwärtigen kommerziellen Kooperationen befassen sich hauptsächlich mit Produkten wie Perowskit und Silizium-Schichtbatterien und richten sich an Kunden im Satellitenbereich. Die Planung zielt hauptsächlich auf drei Zielgruppen: führende europäische und amerikanische Kunden, führende chinesische Forschungseinrichtungen und chinesische kommerzielle Raumfahrtunternehmen. Derzeit besteht enger Kontakt mit allen Arten von Kunden, und es wird auch die entsprechende Lieferkette aufgebaut."
Orient Green Power hat mitgeteilt, dass das Unternehmen sich durch eine strategische Partnerschaft auf die Perowskit- und P-Typ-HJT-Schichttechnologie konzentriert. Seine 50-Mikrometer dünnen P-Typ-HJT-Batterien wurden bereits in kleiner Serie geliefert und in der kommerziellen Raumfahrtindustrie eingesetzt.
Ein Mitarbeiter von JPT Opto-electronics Co., Ltd., einem Hersteller von PV-Ausrüstungen, hat der "Sci-Tech Innovation Board Daily" mitgeteilt, dass das Unternehmen 2025 bereits PV-Perowskit-Lasermodulierungseinrichtungen an Kunden geliefert hat, aber die Sichtbarkeit der Bestellungen noch verbessert werden muss.
Ein Mitarbeiter von Dier Laser Co., Ltd. hat der "Sci-Tech Innovation Board Daily" mitgeteilt, dass das Unternehmen eine Serie von Laserbeschriftungseinrichtungen für Perowskit-Batteriefilme hat, die bereits in der Pilotproduktion eingesetzt werden, und dass es auch in mehreren Filmbearbeitungsschritten der Perowskit-Herstellung tätig ist, aber der Anteil der Einnahmen aus Perowskit-Ausrüstungen relativ gering ist. "Aus Sicht der Massenproduktion entwickelt sich die BC-Batterie am schnellsten und hat die besten Ergebnisse. Das Unternehmen beobachtet auch weiterhin die Entwicklung von HJT- und Perowskit-Schichttechnologien."
Gaoceshi Co., Ltd. hat mitgeteilt, dass der Bedarf an ultra-dünnen Siliziumscheiben mit der Anwendung von ultra-dünnen flexiblen HJT-Batterien in der Raumfahrt-PV allmählich steigen wird.
ST Jingji Co., Ltd. hat mitgeteilt, dass es eines der ersten börsennotierten Unternehmen in China ist, das sich auf die Forschung und die Industrialisierung von Perowskit-Ausrüstungen konzentriert und dies bereits seit 2020 tut. In Bezug auf die Raumfahrt-PV hat das Unternehmen bereits technologische Reserven aufgebaut, wie z. B. die Entwicklung von Wickelmaschinen für die flexible Produktion und vertikalen Abscheideanlagen für die Beschichtung von ultra-dünnen Gläsern, um den speziellen Anforderungen der zukünftigen Raumfahrt-PV in Bezug auf Gewicht, Faltbarkeit und Zuverlässigkeit gerecht zu werden.
Mit der zunehmenden Popularität der Raumfahrt-PV hat die "Sci-Tech Innovation Board Daily" bemerkt, dass einige PV-Unternehmen beschleunigt in den Weltraum "vorstoßen".
Am 14. Januar dieses Jahres veröffentlichte Junda Co., Ltd. eine "Ankündigung über die Beteiligung an Shanghai Xingyi Xineng Technology Co., Ltd.". Das Unternehmen plant, 30 Millionen Yuan in bar in Shanghai Xingyi Xineng Technology Co., Ltd. zu investieren, um 461.539 Yuan des neuen Stammkapitals der Firma zu erwerben und 16,6667 % ihrer Anteile zu erhalten.
Nach der Ankündigung basiert diese Investition auf einem Vorfinanzierungs-Geschäftswert von 150 Millionen Yuan für Xingyi Xineng. Xingyi Xineng ist ein im Januar 2026 gegründetes Unternehmen, das die gesamten Vermögenswerte, Mitarbeiter und Geschäfte des ursprünglichen Unternehmens Hangzhou Shangyi Optoelectronics Technology Co., Ltd. übernehmen soll. Nach Abschluss der Kapitalerhöhung und der Anpassung der Kapitalstruktur wird Junda Co., Ltd. einer der wichtigen Aktionäre von Xingyi Xineng sein.
Als die Reporter der "Sci-Tech Innovation Board Daily" Junda Co., Ltd. anriefen, erklärte ein Mitarbeiter, dass Junda Co., Ltd. sich hauptsächlich auf die terrestrische PV-Batterieproduktion konzentriere, während die Perowskit-Technologie in der Raumfahrt-Solarenergiebranche gewisse Vorteile habe. Diese Investition könne als eine Erweiterung der Anwendungsgebiete der bestehenden Produkte des Unternehmens in den Bereich der Raumfahrt-PV angesehen werden. "Die anfängliche Investition ist relativ gering, und die Partner haben bereits einige frühe Forschungsergebnisse in diesem Bereich erzielt."
Was die Frage der Eigentumsrechte an den Kernpatenten betrifft, erklärte Junda Co., Ltd., dass diese Kooperation auf einer Joint-Venture-Gesellschaft basiere. Wenn die Patente der Joint-Venture-Gesellschaft gehörten, würden sie von ihr besessen werden. "Die gegenwärtige Kooperation befindet sich noch in der frühen Forschungsstufe. Die Partner haben bereits terrestrische Tests abgeschlossen, und es müssen noch weitere Tests im Weltraum durchgeführt werden."
In letzter Zeit haben mehrere börsennotierte PV-Unternehmen aufgrund eines plötzlichen Anstiegs ihrer Aktienkurse Ankündigungen veröffentlicht, um die Situation zu erklären. In ihrer Ankündigung über die Kursbewegungen warnte Laplace, dass die Industrialisierung der Raumfahrt-PV noch mit großen Unsicherheiten verbunden sei und dass die PV-Branche derzeit einer Anpassungsphase aufgrund eines Ungleichgewichts zwischen Angebot und Nachfrage unterliege. Die Investoren wurden aufgefordert, rational zu entscheiden.
Insgesamt betrachtet halten viele Unternehmen derzeit eine "Technologie-Reservierung + Reaktion auf die Nachfrage" -Strategie ein und verhalten sich vorsichtig, da sie der Ansicht sind, dass sich dieser Bereich noch in der Erkundungsphase befindet.
Chancen und Herausforderungen der Raumfahrt-PV
Es ist zu beachten, dass aufgrund der signifikanten Unterschiede zwischen der Weltraumumgebung und der terrestrischen Umgebung die PV-Technologie in der kommerziellen Massenproduktion im Weltraum neue Anforderungen an die Leistung und die technische Schwerpunkte der Produkte stellt.
Ein Verantwortlicher von JinkoSolar hat der "Sci-Tech Innovation Board Daily" erklärt, dass in Bezug auf die technische Stabilität und die Materialzuverlässigkeit die Weltraumumgebung ein Vakuum sei. Ohne die Reflexion und Streuung der Erdatmosphäre sei die Sonnenlichtintensität und die Wärmestrahlung im Weltraum deutlich stärker als auf der Erde. Weltraumausrüstungen müssen extremen Temperaturschwankungen standhalten und etwa alle 1,5 bis 2 Stunden einem Temperaturzyklus von ±150 °C ausgesetzt sein. Im Weltraum gibt es auch eine große Menge an hochenergetischer Strahlung (Gamma-Strahlen, Röntgenstrahlen) und Angriffe durch atomaren Sauerstoff, die direkt die Batteriestruktur beeinflussen und die Effizienz der Photoelektrischen Umwandlung verringern können.
In Bezug auf Flexibilität und Leichtbauweise sind Flexibilität und Leichtbauweise entscheidende Vorteile bei der Anwendung von Raumfahrt-PV und können die Gestaltungsflexibilität und die Nutzlastwirkung von Raumfahrzeugen erheblich verbessern. Da die Raumschiffesstartkosten sehr stark von Gewicht und Größe abhängen, kann die Leichtbauweise die Startkosten senken und mehr Nutzlastraum für andere Schlüsselkomponenten schaffen. Gleichzeitig ermöglicht die Flexibilität der Solarzellen eine einfachere Integration in komplexe Strukturen wie faltbare Satellitensolarflügel und die Anpassung an verschiedene Umlaufbahnen und Missionen.
In Bezug auf Produktion und Kosten sind die Produktionskosten für die Anwendung von Raumfahrt-PV von großer Bedeutung. Obwohl die Raumfahrt-PV Vorteile wie hohe Effizienz, hohe Energiedichte und kontinuierliche Stromerzeugung rund um die Uhr hat, ist ihre kommerzielle Massenproduktion immer noch durch die Verfügbarkeit von Rohstoffen, die Komplexität des Herstellungsprozesses und die Kosten eingeschränkt. Die entsprechenden Technologien könnten möglicherweise nach der kommerziellen Massenproduktion sogar geringere Kosten als Siliziumkristall-Batterien haben und somit die wirtschaftliche Machbarkeit verbessern.
Auf globaler Ebene basiert derzeit der überwiegende Teil (mehr als 95 %) der Satellitenenergie auf Galliumarsenid-Solarzellen, die zwar eine hohe Umwandlungseffizienz und eine starke Strahlenresistenz haben, aber extrem teuer sind. Schätzungen zufolge sind die Kosten für Galliumarsenid-Epitaxiescheiben um ein Vielfaches höher als die von terrestrischen Siliziumkristall-Batterien, was die kommerzielle Machbarkeit einer massiven Energieversorgung im Weltraum erheblich einschränkt.
Zugleich sind viele Branchenexperten der Ansicht, dass HJT-Batterien aufgrund ihrer Kernvorteile wie Dünnschichtigkeit, geringem Silberverbrauch, geringer Abnahme und niedrigem Temperaturkoeffizienten eine gute Alternative für die Raumfahrt-PV darstellen könnten.