从1980年代开始参与研发的日本冲到了领跑的位置。文部科学省等管辖的日本宇宙航空研发机构(JAXA)与经济产业省下属的宇宙系统开发利用推进机构合作，正在联手开发基础技术。
宇宙系统开发利用推进机构系统开发部担当部长中村修治自豪地说：“还在继续开展研发的国家只有日本。我们引领着世界。”宇宙光伏发电系统如上图所示，大致分三个阶段。
首先是设置在宇宙空间的卫星利用太阳能发电，将电能转换成微波或者激光。这是第一阶段。接下来是准确向地面输送电波。最后利用地面的天线接收电波，重新复原成电能。
其中最大的课题是卫星。使用过去研发的主流——微波作为供电方式时，设置在宇宙空间的发电卫星的成本非常高昂。
利用宇宙太阳能生产1座核电站的发电量，即100万千瓦，必须在宇宙空间内，铺设约2公里见方的太阳能电池。如果达不到这样的面积，从宇宙空间到地面，在3.6万公里的供电过程中，电波将会扩散。使用上面提到的太阳能电池时，在地面上也需要设置直径约为4公里的受电天线。
由于需要的卫星体型巨大，发射成本自然也是巨大。
以发电量为100万千瓦计算，资材的重量约为1.5万吨。即使每次能够发射50吨，也要发射300次。因此，资材的运输不能使用一次性火箭，必须将航天飞机等可以重复使用的太空飞机实用化。在此前提下估算，整体的成本至少需要1～2万亿日元以上，“考虑到利润，以现在的技术还难以实现”(JAXA工作人员)。
供电方式不只是手机等使用的微波。JAXA还考虑采用波长仅为微波约5万分之1的激光。
