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航天科技八院811所深入实施商业卫星太阳电池正向设计侧记
来源:中国航天报     日期:2025年08月13日    字体:【】【】【

近日,航天科技集团八院811所6英寸大面积高效太阳电池首次在轨应用满一年,并成功应用于20余颗商业卫星,成为该所推动商业卫星太阳电池降本提质增效的生动实践。

面向商业卫星批量化、短周期、低成本的需求,811所以正向设计为指引,通过实施太阳电池电路限价设计成本拆解,推动批量化生产和模块化制造,实现周期压缩和效率提升,有力提升了商业卫星产品竞争力。

限价设计:精准拆解成本“密码”

走进811所空间物理电源工程部的太阳电池单片生产线,各类精密仪器有序运转,每一道工序、每一个流程,都是太阳电池成本构成的细节记录,仿佛是在为成本“画像”。

“在商业卫星成本管控领域,太阳电池是需要攻克的关键堡垒。”811所商业太阳电池产品经理于振海介绍:“面对商业卫星低成本研制需求,传统卫星太阳电池电路产品的研制理念,已难以适配商业星座大批量、低成本的‘新赛道’。”于振海透露,以30%光电转换效率太阳电池片为例,通过拆解可以发现,在每平方米的成本构成里,硬成本与软成本清晰分层,硬成本占比超4/5。“而在硬成本中,叠层电池成本在总成本中举足轻重,在叠层电池成本里,外延片又是‘成本高地’。”

“得在产品结构、性能不变的前提下,找到成本优化的突破口!”在充分对接各方客户需求后,一场围绕太阳电池外延片尺寸优化的技术攻坚正式启动。科研人员通过反复测算、模拟,不断致力于提升太阳电池外延片有效发电面积。

经过不懈努力,成果终于显现:每瓦6英寸太阳电池成本比每瓦4英寸太阳电池下降约30%。这一突破,标志着商业卫星太阳电池成本管控迈出关键一步,也为后续批量应用奠定了坚实基础。

批量化生产:效率提升的“加速度”

机械臂精准挥舞,自动化焊接设备、组件粘贴设备高效协作,MES系统(制造执行系统)如同“智慧大脑”采集生产过程数据,让生产过程清晰可控……在太阳电池单片生产车间,自动化设备有序运作,呈现出一派热火朝天的生产景象。

商业卫星批量化、短周期的研制交付要求,就像冲锋号,催促着生产模式变革。为此,811所空间物理电源工程部积极部署,充分运用自动化与数字化手段,让产品在批量化生产的赛道上,跑得更快、更稳。

“原先需要4名工人协作的太阳电池片粘贴工序,如今只需一半的人数即可完成。”设计师吴济航表示。不仅是产品的一致性、可靠性得到了大幅提升,商业卫星太阳电池的批产交付周期也大幅压缩,“相比传统型号,研制交付时间缩短了15天。”吴济航说。

优化电路设计也是降本提质增效的另一种有效途径。他们在保证产品可靠性不变的情况下,梳理操作的每个工序,从设计源头优化电路设计,大幅度缩短操作工时。“大幅度降低了人工成本,让每一块帆板生产都能‘快马加鞭’。”吴济航补充道。

811所空间物理电源工程部组建串联焊接产线,在研制人员的精心操作下,一块块提前预制的模块化串联组件整齐入库,如同待命的“零件军团”,等待后续组件的“召唤”。

模块化制造:缩短周期的“新引擎”

开展模块化制造,这是在产品技术状态一致的批产星研制场景中,811所空间物理电源工程部探索出的又一路径。

工艺师沈一介绍:“我们针对不同串联数的太阳电池组件进行模块化设计与制作。工人提前制作模块化串联组件并入库,后续根据产品实际布局状态,像搭积木般进行串联焊接组装及粘贴。”这一模式,将复杂的商业卫星太阳电池电路制作拆解为一个个简单模块的组合,让研制周期进一步缩短,为商业卫星批量化、快速交付等提供了有力支撑,也让商业卫星太阳电池生产在降本提质增效的道路上,又迈出坚实的一步。

据于振海透露,在普通6英寸太阳电池片成功应用之后,部门又接续开展薄型6英寸太阳电池关键技术攻关,突破了薄型大面积太阳电池粘贴及焊接等关键技术,产品研制合格率不断提升。目前,薄型6英寸太阳电池也已成功实现型号应用。

缪新培

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