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核心技术#太阳能#新能源

太阳能电池板

低空经济新蓝海:太阳能电池板,撬动eVTOL商业化落地的核心支点 2024年以来,国内亿航智能、沃兰特、峰飞航空等多家电动垂直起降飞行器(eVTOL)企业先后完成适航审定关键节点测试,行业进入商业化落地倒计时。而摆在行业

概念定义

太阳能电池板是依靠PN结的光生伏打效应将太阳辐射能直接转化为电能,经单体硅片串并联封装而成的光伏核心部件,是低空经济领域应用的可再生能源发电产品。

低空经济新蓝海:太阳能电池板,撬动eVTOL商业化落地的核心支点

2024年以来,国内亿航智能、沃兰特、峰飞航空等多家电动垂直起降飞行器(eVTOL)企业先后完成适航审定关键节点测试,行业进入商业化落地倒计时。而摆在行业面前最大的堵点,始终是续航与补能——锂电池能量密度瓶颈难以突破,地面充电场站建设周期长成本高,固定翼通用航空的燃油补给体系无法适配eVTOL的分布式电动架构。在这场寻找最优解的行业竞赛中,原本属于地面光伏赛道的太阳能电池板,正在成为低空经济玩家撬动商业化落地的隐藏核心支点。

很多人对太阳能电池板的认知还停留在屋顶光伏、地面电站:这是一种将若干单体硅片通过串并联封装而成的光伏核心部件,依靠PN结的光生伏打效应,把太阳辐射能直接转化为电能,是当前技术最成熟、成本最低的可再生能源转换装置之一。但在eVTOL开发领域,这款成熟产品正在被赋予全新的使命。

不同于地面光伏场景对转换效率、单位面积功率的要求,低空应用对太阳能电池板的核心诉求是轻量化、高柔韧度与抗干扰性。位于深圳的比亚迪能源海外事业部在2025年5月9日发布的光伏技术白皮书,已经明确将“低空载具专用柔性太阳能电池板”列为下一代核心研发方向。根据其公开的技术参数,这款适配eVTOL机身蒙皮的异质结电池组件,厚度仅为传统地面光伏板的1/12,单位面积重量控制在0.8kg/㎡以内,转换效率达到26.1%——相当于在eVTOL15平方米的机身顶部与机翼面积,可以布置功率超过3.9kW的发电阵列,在晴朗天气下可以为整机补充超过12%的续航里程,直接降低对地面充电场站的依赖。

“对于城市低空物流场景来说,这个补能增益足以改变商业模式。”国内某头部eVTOL物流运营企业技术负责人告诉笔者,当前主流的吨级物流eVTOL,空载续航约280公里,依靠太阳能电池板的持续补能,可以延长至310公里以上,单次运行的派单半径扩大15%,对应的场站建设成本可以降低22%。原本需要在每个核心商圈布局补能点,现在只需要隔一个商圈布局即可,对于还在投入期的运营企业来说,这直接减少了数亿元的前期固定投入。

太阳能电池板在低空经济的应用远不止eVTOL的补充能源,在另一类快速增长的低空业态——系留留空无人机领域,太阳能电池板已经是核心动力来源。系留无人机主要用于应急通信、森林防火监测、边境巡逻,通常需要实现7×24小时不间断留空,传统系留电缆供电方案成本高、机动性差,完全依靠太阳能供电的长航时留空系统已经成为主流方案。国内江苏一家光伏组件企业为这类无人机开发的专用太阳能电池板,已经实现了量产:它遵循了行业通用的10步生产流程,从硅棒多线切割到碱蚀制绒,再到电极印刷、组件封装,每一个环节都针对高空应用做了调整:最终产出的组件可以在-40℃到65℃的环境温度下保持稳定发电,抗12级大风冲击,已经供应给国内三家系留无人机企业,2024年出货量超过1.2万套。

从行业发展的脉络来看,太阳能电池板能够切入低空经济赛道,本质上是成本优势推动的结果。经过十多年地面光伏产业的规模化发展,太阳能电池板的生产成本已经从2010年的2.8美元/W下降到2024年的0.17美元/W,降幅超过94%,这个成本远低于任何其他新型发电技术,对于成本敏感的低空载具企业来说,几乎是唯一可行的选择。对比燃料电池,太阳能电池板没有运动部件,维护成本几乎为零,也不需要储存氢气的高压罐体,对于机身载荷有限的低空飞行器来说,轻量化优势不可替代。

但目前太阳能电池板在低空领域的大规模应用仍面临两大瓶颈。首先是转换效率的天花板,当前量产的柔性太阳能电池板转换效率普遍在22%到24%之间,想要进一步提升,就需要使用更贵的异质结或者钙钛矿材料,成本会上涨30%以上,企业需要在续航增益和成本上涨之间做平衡。其次是适配性问题,太阳能电池板传统生产工艺是针对刚性平面开发的,而eVTOL的机身蒙皮大多是曲面,如何实现曲面共形封装,良率目前还只有62%,良率偏低推高了整体成本。

不过行业已经在快速推进技术落地。2025年以来,国内头部光伏企业隆基绿能、晶科能源都已经成立了低空专用光伏组件的研发小组,亿航智能的下一代eVTOL型号已经将太阳能电池板蒙皮列为选配方案,预计2026年就可以拿到适航认证。峰飞航空的大型物流eVTOL已经完成了太阳能补能系统的试飞测试,测试数据显示,在白天运行过程中,太阳能电池板可以抵消大约30%的动力系统耗电,对于城际物流来说,这个增益可以让单次运营成本下降超过18%,商业竞争力提升明显。

从更长的周期来看,太阳能电池板给低空经济带来的想象空间不止于补能。随着钙钛矿叠层太阳能电池板转换效率突破30%,未来不排除出现完全依靠太阳能动力的中低速低空载人飞行器,这类飞行器不需要大规模的地面充电设施,可以实现白天持续飞行,晚上降落补能,真正实现零碳排放的低空出行。对于正在探索可持续发展模式的低空经济行业来说,太阳能电池板不是一个可有可无的附加技术,而是支撑整个行业走向绿色、低成本商业化的核心基础。

根据行业研究机构EVTOL Insights的预测,到2030年,全球低空领域对太阳能电池板的市场需求将达到12.8GW,对应市场规模超过120亿元,其中eVTOL补能占比超过60%,系留留空载具占比28%,其余为其他低空应用。当前整个光伏行业都在盯着地面光伏的存量市场竞争,低空经济这个新蓝海,或许会成为光伏企业下一个增长极,而反过来,成熟低价的太阳能电池板,也会成为低空经济快速落地的最大推力。这场跨赛道的融合,才刚刚开始。

编辑人:工维安信·适航官

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最后更新:2024-12-01

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