把太空光伏技术产业化变成现实,主要有30%的难题卡在能量传输的最后一公里上,70%的成本负担压在了把光伏设备发射到太空这一步。太空这个地方环境特别恶劣,温度能从近300度掉到极低的温度,还有高强度的宇宙射线和带电粒子辐射,这些都在挑战着光伏组件的可靠性。现在已经被广泛认可、能够长期在轨运行的还是GaAs这种传统材料。GaAs虽然抗辐射能力强,是国际空间站这类重大项目的主要能源,但它的成本很高。市面上新出的钙钛矿和异质结这类新型电池虽然在实验室里表现好,转换效率超过了30%,成本也有下降的可能,但它们在太空里能不能长期稳定工作,还没经过实际的验证。航天对可靠性的要求太高了,任何一个部件出问题都可能让整个卫星任务失败。所以在没有足够的数据支撑前,航天工程界还不敢直接用这些新技术。目前全球数千颗在轨卫星里,用这种新型电池的寥寥无几。 能量传输到地面电网这一步难度也很大。狭义上给卫星供电的太空光伏已经很成熟了,但广义上要把太空电站产生的电能用无线方式安全高效地传回来,现在还只是停留在原理验证阶段。微波和激光这些主流传输方式受到大气层衰减、路径损耗还有接收效率低的困扰。公开资料显示以前做过的实验能量损耗都很高,离兆瓦级、远距离、安全可靠的商业化目标还差得远。 最现实的拦路虎还是经济性的问题。把东西送上天太贵了。数据显示整个系统成本里,把载荷送到轨道的发射费用占比可能高达70%甚至更多。就算光伏组件本身的成本降下来了,如果航天发射的成本降不下来,“太空电力”就会比地面的风能和太阳能贵得多。所以能不能做成要看商业航天运载技术能不能有大的突破。 资本市场现在对这个领域挺热的,但实际上科研和产业界觉得现在的技术还没到大规模应用的地步。这种期待与现实的差距说明前沿科技从实验室到产业化有个“死亡谷”。要想跨过去就得靠材料科学、航天工程还有能量传输等多个领域的合作。 我国的科研机构和企业一直在盯着这块技术。未来要在确保技术可靠的前提下把攻关和验证工作做好,这才是在这场未来能源竞争中能不能占住优势的关键。