碳討｜正式“開考”，鈣鈦礦電池首次在中國空間站開展動態服役實驗

神舟二十三號載人飛船發射入軌后，于5月25日凌晨成功對接于空間站天和核心艙。空間應用系統本次通過神舟二十三號載人飛船搭載上行9項科學實驗項目，上行的實驗樣品與裝置總重54.1千克，水稻種子、肝細胞、納米酶、放線菌、鈣鈦礦電池等實驗材料將被用于開展各類太空實驗。

本次任務將首次在中國空間站開展鈣鈦礦電池動態服役實驗，獲取其在真實空間極端環境下的轉換效率衰減數據。研究將聚焦單結及疊層兩類電池材料，為未來低軌衛星、深空探測、月球基地能源系統配置提供關鍵技術儲備。

讓衛星“減肥”且“省錢”的硬科技

鈣鈦礦電池是什么？它和我們日常生活中接觸的干電池或新能源車電池有本質區別——后者屬于儲能類電池，本身不能發電；而鈣鈦礦電池屬于第三代光伏電池，能夠直接吸收光能轉化為電能，無需預先充電儲能。

不僅如此，鈣鈦礦電池還具有極高的“功質比”，有輕、薄、柔等特性，加工成本相對比較低廉。所以它是目前新一代的光伏技術中，最有望實現產業化應用的一個新型能源技術。正因為鈣鈦礦電池優點明顯，使其成為中國空間站、深空基地等提供能源供給的重要候選方案之一。

不過，技術從實驗室走向太空，必須過一道“坎”：鈣鈦礦電池能否經受住太空環境中的紫外輻射、粒子輻射、高濃度原子氧腐蝕以及劇烈溫度交變？答案只能由空間科學實驗給出。本次神舟二十三號飛船攜帶了單結鈣鈦礦和鈣鈦礦基疊層兩類太陽能電池材料和器件，將在中國空間站首次開展鈣鈦礦電池動態服役實驗，獲得電池在真實空間極端環境下的轉換效率衰減數據。

通過這次實驗，科研團隊將深入研究空間光譜、高能粒子輻照、原子氧、高低溫交變等極端環境下，鈣鈦礦材料和器件的性能演化與失效機制，突破高效率、高功質比、低成本柔性空間光伏技術路線，為未來低軌衛星、深空探測、月球基地能源系統配置提供關鍵技術儲備。

上行的疊層電池填補國際前沿研究空白

本次科學任務標志著中國太空光伏技術正式邁入工程驗證新階段。

據北京大學官方網站，本次神舟二十三號飛船攜帶的鈣鈦礦基疊層太陽能電池項目由北京大學材料學院周歡萍作為負責人，聯合北京理工大學、哈爾濱工業大學、恒星力量（北京）科技有限公司攻關，將在空間站艙外開展首批次為期10個月的太空暴露有源實驗。此前，依托天舟九號（2025年7月15日）、天舟十號（2026年5月11日），團隊研制的鈣鈦礦太陽能電池樣品已完成兩批次無源樣品搭載任務，正在空間站進行在軌艙外暴露實驗。

疊層電池的技術原理在于：通過不同帶隙子電池協同吸收太陽光，突破單結電池效率極限，具備更高轉換效率、更高比功率優勢，是未來高效太空光伏的核心方向。本次即將開展的是鈣鈦礦基疊層電池在軌有源實驗，可以實現光伏電池電力輸出數據的在軌實時監測與回傳，從而實時監測太陽能電池在極端環境下性能變化，以填補國際前沿研究的空白。

實驗聚焦空間極端環境下高效率疊層光伏材料與電池的長期服役性能，將有助于更好地研究空間光譜、高能粒子輻照、原子氧、高低溫交變等極端環境下，鈣鈦礦材料和電池的性能演化與失效機制，突破高效率、高比功率、低成本柔性空間光伏技術路線，為未來低軌衛星、深空探測、月球基地能源系統配置提供關鍵技術儲備，助力中國搶占太空能源技術高地，為人類宇宙探索提供持久、經濟的“中國光能”。

單結鈣鈦礦電池背后的企業力量

這場引領未來的太空能源實驗中，企業并未缺席。

據南京大學官方網站，本次隨神舟二十三號上行的單結鈣鈦礦電池，由南大教授譚海仁團隊聯合仁爍光能、中國科學院半導體研究所研制。仁爍光能創始人正是南京大學教授譚海仁。

譚海仁表示，我們將以此次在軌測試為契機，聯合高校與科研院所，扎實推進鈣鈦礦光伏從實驗室走向空間應用，為我國商業航天能源自主創新提供有力支撐。

數據最能說明問題。仁爍光能長期深耕鈣鈦礦太空光伏技術，在鈣鈦礦單結和鈣鈦礦疊層電池領域先后13次創造光電轉換效率世界紀錄。為推動柔性鈣鈦礦疊層技術在太空光伏中的實際應用，仁爍光能承擔了2025年江蘇省科技重大專項“面向多場景應用的高效率柔性鈣鈦礦疊層光伏組件關鍵技術研發”。公司此前已與歐洲宇航局資助的斯旺西大學實驗室合作完成了鈣鈦礦電池模擬空間環境下的地面驗證。

譚海仁算了一筆成本賬，相比于傳統的砷化鎵太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池的制造成本要便宜非常多。鈣鈦礦太陽能電池，將來成本有望每瓦低于10元；傳統的砷化鎵空間太陽能電池，每瓦制造成本高達1500元以上，算下來成本能便宜將近100倍！同時對比地面大規模使用的晶硅太陽能電池，它的抗輻照性能更強，而且電池可以做得極薄，還具備柔性、可彎折的特性。

商業航天的未來可能就此改寫

鈣鈦礦電池的空間站實驗，其意義并不僅限于技術驗證，更關乎商業航天的未來。

當前，商業衛星、低軌互聯網星座計劃正以前所未有的速度推進。傳統的航天電源雖然技術成熟，但成本居高不下且缺乏柔性。作為航天器核心能源供應方案，太空光伏憑借持續光照、高能量密度等優勢，成為商業航天不可或缺的配套領域，而技術路線迭代與成本優化是行業突圍的關鍵。

華金證券研報分析認為，商業航天邁入規模化應用，太空光伏作為航天器核心能源，憑借持續光照優勢成為主力賽道。當前市場由砷化鎵電池主導，但成本高；鈣鈦礦電池憑借成本低、減重及柔性優勢，有望成為下一代核心選擇。隨著低軌衛星需求爆發，太空光伏市場空間廣闊。

一旦鈣鈦礦電池在艙外驗證了其高可靠性，將為未來輕量化、可卷曲的柔性太空光伏組件鋪平道路，助力我國商業航天能源自主創新。從地面實驗室到浩瀚星河，這一次，我們正在用實際行動，為未來的太空探測鋪就一條堅實的能源之路。

新京報零碳研究院研究員 陶野

編輯 陳莉

校對 穆祥桐