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當(dāng)3D打印技術(shù)遇上光伏

發(fā)布日期：2019-04-29 08:28:35

能源是人類社會(huì)存在和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的發(fā)展，煤炭、石油等不可再生資源的日益減少，開(kāi)發(fā)清潔能源迫在眉睫。太陽(yáng)能作為地球上最豐富的能源而備受關(guān)注。目前，太陽(yáng)能電池是人們利用太陽(yáng)能的一種重要方式，可將資源無(wú)限、清潔干凈的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。

光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去10年中呈現(xiàn)40%以上的增長(zhǎng)幅度，成為世界上發(fā)展最快的新興產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在我國(guó)從事太陽(yáng)能新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的單位已經(jīng)超過(guò)1000家。自2008年，我國(guó)就已成為全球第一大太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)，太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量連續(xù)5年位列世界第一。在當(dāng)前的光伏市場(chǎng)中，主流產(chǎn)品是晶硅太陽(yáng)能電池，其市場(chǎng)份額超過(guò)了85%，商業(yè)化最高效率已經(jīng)達(dá)到22%以上。預(yù)計(jì)在未來(lái)10年內(nèi)，晶硅太陽(yáng)能電池仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。
隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)呈快速發(fā)展趨勢(shì)。晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)主要集中在2大方向：一是在現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)和工藝的基礎(chǔ)上，在一個(gè)或多個(gè)工序中引入新的生產(chǎn)工藝(如優(yōu)化的表面鈍化技術(shù)、選擇性發(fā)射極技術(shù)、優(yōu)化的表面織構(gòu)化技術(shù)、點(diǎn)接觸技術(shù)及3D打印電極技術(shù)等)來(lái)提高電池轉(zhuǎn)換效率;二是改變現(xiàn)有的電池結(jié)構(gòu)、工藝流程或材料(如HIT電池或價(jià)鍵飽和型太陽(yáng)電池等)來(lái)提高電池轉(zhuǎn)換效率。
其中，3D打印電極技術(shù)，由于金屬材料利用率高，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、適合用于薄片電池，能更大程度節(jié)約電池生產(chǎn)成本，因而越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)關(guān)注。

另外，3D打印技術(shù)除了用在晶體硅太陽(yáng)電池以外，也可以應(yīng)用在薄膜電池上。如美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)的研究者們使用3D打印技術(shù)成功地制造出了銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)電池，節(jié)約了90%的原材料。麻省理工學(xué)院(MIT)則通過(guò)一臺(tái)特制3D打印機(jī)將薄膜太陽(yáng)電池印刷到紙張上，這種電池目前可提供1.5%～2%的電池效率。
3D打印技術(shù)不僅能打印出分辨力高、導(dǎo)電性好的柵線，而且能夠降低生產(chǎn)成本，可以和高方阻發(fā)射極完美結(jié)合并應(yīng)用于各類太陽(yáng)電池新技術(shù)。國(guó)內(nèi)外都在積極研究及應(yīng)用推廣該技術(shù)的發(fā)展，所以，3D打印技術(shù)應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的制造工藝將是大勢(shì)所趨，這一技術(shù)也會(huì)帶來(lái)太陽(yáng)能電池質(zhì)量和效率的大幅提高。

光伏不再是一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，而將是能源市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的一個(gè)部分，或者更進(jìn)一步說(shuō)，到2050年太陽(yáng)能將成為我們的主要能源。然而，目前的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到其效率的極限，因此，解鎖太陽(yáng)能發(fā)電的潛能，使其成為人類可用的主要能源的關(guān)鍵在于光伏技術(shù)的進(jìn)步。希望3D打印技術(shù)可以使太陽(yáng)能發(fā)電成本下降至與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)。

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