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| 图1 宇宙光伏发电系统示意图 在地球轨道上设置太阳能面板等装置，利用微波或激光向地面输送能量。 |
在太空中，太阳光不会像在地球上那样因大气吸收而减弱，也不会受到天气的影响。而且，如果将光伏发电系统设置在日照时间最长的静止轨道上，就基本不会转到地球阴影里，可以持续不断发电了。发电量也可达到地面的5～10倍。
宇宙光伏发电系统是1968年美国的彼得·格拉泽（Peter Glaser）提出的概念，日本于1990年代初期在宇宙科学研究所（现为JAXA）的主导下组建了研究小组。目前，JAXA与经济产业省下属的宇宙系统开发利用推进机构（J-spacesystems）正致力于无线电力传输及卫星技术的开发。日本政府在2009年制定的“宇宙基本计划”中，提出了力争在今后10年内使其走上实用化道路的目标。
利用5.8GHz频带电波传输电力
宇宙光伏发电系统大致分为两类。分别是以微波传送太阳能的方式和以激光传送的方式。前者以微波传送太阳能面板提供的电力。而后者利用太阳光激发激光，然后向地面传送，通过向海水中的光催化剂照射这种激光等方法，生成燃料电池的燃料——氢气。尽管尚不清楚哪种方式会成为主流，但研究历史较长的微波方式目前在试验等方面处于领先地位。
采用微波方式的宇宙光伏发电系统的大致原理如图2所示。整个系统由太阳能面板和三个子系统构成。分别为（1）微波发生系统，（2）发送天线（宇宙天线），（3）微波接收天线与电力转换系统（整流天线）。微波频率考虑使用5.8GHz频带。
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| 图2 微波方式宇宙光伏发电系统的大致原理 利用微波发生器将太阳能电池的直流电转换成微波之后发送出去，通过整流电路将地面接收的微波重新转换成直流电。发送微波时，从接收端发送指示信号来通知准确的位置。 |
首先，将太阳能面板提供的直流电转换成微波。被人们看好的微波发生器是一种电子管即磁控管。这是因为其构造简单，可以输出高效率微波。而且，宇宙天线可利用放大器将发生器产生的微波传送至天线。放大器考虑使用可高频运行的GaAs类元件、GaN类元件及SiC类元件等。
宇宙光伏发电系统使用相控阵天线（Phased Array Antenna）向地面发送放大的微波。相控阵天线是气象雷达及飞机雷达等采用的技术，将多个小型天线排列在一个平面上。其特点是，即便不通过机械方式改变天线的朝向，也能通过错开每个天线的电波相位，精密地控制无线电波的波束角。
进行一般通信时，为了向更多的人发送信息，需要在大范围内发送低密度电波。但微波送电方式为了有效发送能量，需要将电波集中在地面目标（整流天线）上。因此，必须采用能够精密控制波束角的相控阵天线等技术。但这种天线的控制非常困难，因为是由小型天线构成，部材成本也很高。宇宙光伏发电系统必须设置几十亿个小型天线。因此，作为可减少天线数量的替代技术，最近业界正在考虑采用无线LAN等使用的MIMO（multipleinput multiple output）技术。
宇宙天线可向接到指示信号（用来通知整流天线位置）的地方照射电波束。在照射的电波束中，90％以上的微波会到达整流天线。整流天线利用二极管对这些微波进行整流，再利用滤波器进行平滑处理，然后转换成直流电流。
2030年后商用化？
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