商业航天降本是核心,太阳翼柔性化具备确定性
商业航天竞争态势与成本控制
- 先占先得原则: 太空低轨资源有限,国际电信联盟(ITU)规定申请到卫星频轨资源后需在2年内完成10%的卫星部署,5年内完成50%,7年内完成全部部署,因此尽早发射卫星进入太空占据位置是重点布局事项。
- 系统成本是关键: 星链的成功得益于低成本快速批量制造能力,因此从火箭发射到卫星运营的整体“系统成本”是商业航天的重要考量因素。
- 卫星本体降本需求: 商业航天模式下,需强调卫星发射的单位功率成本,具体到卫星及其零部件而言,需要更低重量、更小体积、折叠收纳能力,以及大批量制造能力。
- 星链卫星设计思路: 低成本快速研发、快速制造、快速迭代;采用扁平化的堆叠排列结构,节省体积,提高火箭整流罩内的卫星容纳数量;更新周期为5-7年,需通过常态化补发来维持系统整体的连续可靠运转。
太阳翼柔性化是确定性的发展方向
- 刚性方案的瓶颈: 传统刚性方案主要使用三结砷化镓电池,成本极高,且基于原料和工艺原因,整体成本较高;同时,刚性结构限制轻量化,比功率相对较低,重量和体积问题限制火箭发射和卫星运营成本的进一步下降。
- 柔性方案的优势: 柔性太阳翼能够实现300W/kg以上的高比功率,体积缩小60%,且具备可靠性和灵活性,适应大规模工业化批量生产。
- 柔性太阳翼方案: Z形折叠式、扇形展开式、卷绕式,其中卷绕式是未来主流的柔性太阳翼方案。
CPI膜是柔性太阳翼的最具确定性的材料选择
- 太阳翼技术路线: 目前太阳翼主流技术路线是砷化镓电池,柔性化是发展方向;未来有希望替代的是晶硅路线,但需要进一步进行技术开发;晶硅-钙钛矿叠层是远期路线,但目前仍处于量产前的开发阶段。
- 封装材料选择: 传统刚性砷化镓电池的正面使用掺铈玻璃作为封装盖板,但无法适配卷曲需求;UTG玻璃和CPI膜是未来正面封装材料的主要技术路线。
- UTG玻璃: 具有较好的空间耐受性,但弯曲半径较大,难以适配极致卷曲的卷绕式太阳翼;更适配高可靠、长寿命、大功率的航天场景。
- CPI薄膜: 是商业低轨卫星实现极致轻量化的重要方案,适配三结砷化镓、晶硅、钙钛矿叠层多种技术路线;具备极致轻量化、柔性化、性能及工艺兼容性,但需通过硅/磷改性形成二氧化硅钝化层才能满足空间使用要求。
- 市场空间测算: 在乐观/中性/悲观假设下,测算到2030年CPI膜年市场需求空间在77/46/23亿元。
竞争格局与竞争要素
- 全球CPI市场: 长期由日韩企业主导,包括韩国Kolon PI、日本住友化学、韩国SK薄膜业务等,但其产品主要应用于消费电子领域。
- 竞争要素: 材料配方和工艺壁垒、在轨实测经验、量产能力、系统级方案提供能力。
主要参与公司
- 福斯特: 技术积累领先,具备领先行业的量产能力和系统级方案解决能力。
- 钧达股份: 前瞻布局,上下游一体化协同,领先布局太空算力。
- 海优新材: 在高分子薄膜合成、多层共挤、表面功能化处理等领域的深厚技术积累。
- 瑞华泰、沃格光电、明冠新材: 正在研发光伏封装材料CPI膜和PI膜。
风险提示
- 下游商业航天进展不及预期、公司产品开发不及预期,技术颠覆风险,竞争格局加剧风险。