捕捉太阳光的“翅膀”——太阳翼

你有没有想过，在茫茫太空中的卫星，没有加油站，没有充电宝，是如何日复一日、年复一年地稳定运行的呢？答案是能捕捉太阳光的“翅膀”——太阳翼。

一、什么是太阳翼？

太阳翼，又称太阳能帆板，是卫星在轨运行时的能源供应系统，作用就是将太阳光能转化为电能，为卫星续航。

一套完整的太阳翼，主要由太阳能电池片、基板、展开机构和驱动控制系统四部分组成。根据基板的材质和结构差异，太阳翼主要分为三类，各自有着明确的特点和适用场景，适配不同卫星的需求：

刚性太阳翼：采用碳纤维面板或铝蜂窝复合材料作为基板，电池片固定在刚性基板上，通过铰链与航天器连接，展开后形成固定平面。特点是稳定性高、强度大、技术成熟，但折叠比低、收纳体积大、重量较重，适用于载人飞船或大型航天器。

半刚性太阳翼：半刚性太阳翼就像是一个网球拍，它的边框是一个碳纤维边框，中间是玻璃纤维网组成的网面，电池铺设于玻璃纤维网上。它的面密度比较低，比刚性太阳能电池翼更轻，它的耐空间环境性能也很好，而且它是一个绝缘体，在高电压的体系下，不会产生放电的风险。适合货运飞船或中型航天器。

柔性太阳翼：电池片贴于柔性基板（如聚酰亚胺薄膜），收拢后体积很小，在运载火箭发射的时候，可以收缩在整流罩里，展开后面积可以做到很大。适用于低轨卫星星座、大型空间站实验舱或深空探测器，能够大幅提升卫星堆叠密度，满足“一箭多星”发射需求，是目前低轨卫星和多星发射的主流选择。

二、太阳翼的工作原理

太阳翼的工作原理并不复杂，是基于光电转换效应，整个过程就像一场光子变电能的“奇妙魔术”：

太阳翼展开后，表面的太阳能电池片会接收太阳光中的光子，当光子撞击电池片内部的半导体材料时，会给半导体中的电子“注入能量”，让电子脱离束缚，形成可自由移动的电子和空穴，进而产生电流，这就完成了太阳光能到电能的直接转化。

产生的电能会被分成两部分高效利用：一部分直接为卫星的通信、测控、科学探测等所有设备实时供电，保障各类设备正常运转。

另一部分多余的电能则会存储到卫星自带的储能电池中，当卫星运行到地球阴影区（无法接收太阳光）时，储能电池会及时释放电能，确保卫星不会因断电而停止工作，实现持续续航。

三、我国太阳翼的发展历程

从行业发展来看，我国太阳翼的发展之路，大致经历了三个关键阶段：

起步自研期（20世纪）：这一阶段我国太阳翼技术以自主研发为主，产品多为小面积刚性板，技术水平处于初期发展阶段，主要满足简单卫星的基础能源需求。

自主突破期（“十二五”至“十三五”）：我国逐步突破核心技术，实现了砷化镓三结电池的国产化，成功为载人航天、探月工程等国家重大工程提供能源支持；同时，柔性太阳翼技术启动攻关，为后续发展奠定了坚实基础。

创新引领期（“十四五”以来）：以我国空间站超大柔性太阳翼的成功应用为重要标志，我国太阳翼技术正式步入世界前列。

当前，在商业航天的浪潮下，太阳翼行业正从满足国家重大工程需求，向服务规模化星座市场快速演进，进入以高性能、低成本、快响应为特征的产业化新阶段。

四、柔性单晶硅电池

我国太阳翼的创新探索仍在持续加速，5月11日，天舟十号货运飞船成功发射，将柔性单晶硅太阳能电池样品带入太空，搭载至中国空间站开展在轨空间环境实验，为太阳翼新技术路线探索奠定基础。

从发展趋势来看，柔性单晶硅太阳能电池有望逐步取代传统太阳能电池，成为未来卫星太阳翼的新选择。

柔性单晶硅太阳能电池是我国科研团队历时三年自主研发的新型电池，打破了传统单晶硅“脆弱易损”的局限，厚度仅80微米左右，和一根头发丝相当，可实现卷曲、折叠收纳，轻便易携带，一平方米重量不足一公斤，能大幅降低卫星发射载荷成本。

与传统电池相比，它不仅柔韧性出众，还具备转换效率高、抗空间辐射性能强的优势，且成本远低于航天级砷化镓电池，能让卫星在有限空间内携带更多太阳能板、提升发电功率，适配大规模卫星组网的需求。

此次天舟十号将其带入太空，是验证柔性单晶硅太阳能电池在太空极端环境下的稳定性，为后续应用于商业航天、卫星互联网、太空算力等领域奠定基础。

未来，随着航天技术的持续迭代，这对“太空翅膀”将变得更加强大、更加灵活，在茫茫宇宙中持续“追光续航”，助力我国航天事业高质量发展。