3D打印技術在光伏領域應用
一、晶硅太陽能電池技術進展情況
能源是人類社會存在和發展的重要物質基礎。隨著社會的發展，煤炭、石油等不可再生資源的日益減少，開發清潔能源迫在眉睫。太陽能作為地球上最豐富的能源而備受關注。目前，太陽能電池是人們利用太陽能的一種重要方式，可將資源無限、清潔干凈的太陽能轉換為電能。
光伏產業在過去10年中呈現40%以上的增長幅度，成為世界上發展最快的新興產業之一，2013年全球裝機總量已達38.4GW。據不完全統計，現在我國從事太陽能新興技術產業研究、開發、生產和應用的單位已經超過1 000家。自2008年，我國就已成為全球第一大太陽能電池生產國，太陽能電池的產量連續5年位列世界第一。
在當前的光伏市場中，主流產品是晶硅太陽能電池，其市場份額超過了85%，商業化最高效率已經達到22%以上。預計在未來10年內，晶硅太陽能電池仍將占據主導地位。
隨著光伏產業的發展，晶硅太陽能電池技術呈快速發展趨勢， 圖1為最近幾年的晶硅太陽能電池技術路線發展圖。由圖可知，晶硅太陽能電池技術主要集中在2大方向：一是在現有電池結構和工藝的基礎上，在一個或多個工序中引入新的生產工藝（如優化的表面鈍化技術、選擇性發射極技術、優化的表面織構化技術、點接觸技術及3D打印電極技術等）來提高電池轉換效率；二是改變現有的電池結構、工藝流程或材料（如HIT電池或價鍵飽和型太陽電池等）來提高電池轉換效率。
其中，3D打印電極技術，由于金屬材料利用率高，工藝過程簡單、適合用于薄片電池，能更大程度節約電池生產成本，因而越來越受到業內關注。
圖 1 晶體硅太陽能電池技術路線圖
二、3D打印電極技術在光伏領域的應用現狀
目前，在3D打印電極方面開展研究工作的國外研究機構有以色列的Xjet公司，德國的Fraunhofer ISE研究所、Schimid公司、Q-cell公司，美國的NERL實驗室，韓國的機械材料研究院等；國內開展3D打印技術的廠家目前有上海神舟新能源有限公司、江蘇海潤光伏科技有限公司和保定英利綠色能源控股有限公司，具體情況見表1。
上述研究機構中，除江蘇海潤光伏科技有限公司外，其他機構所采用的3D打印技術仍是3D打印種子層加電鍍的方式形成電極。采用電鍍的方式會導致柵線寬度增加、粗糙，銀材料利用率低，生產成本高，此外還存在環境污染的問題。這種3D打印技術被定義為“第一代3D打印技術”。“第二代3D打印技術”將采用全3D打印的方式，柵線電極一次3D打印成型，不但簡化了生產工藝，同時還有助于提高電池轉換效率、降低生產成本，實現精細化生產。
另外，3D打印技術除了用在晶體硅太陽電池以外，也可以應用在薄膜電池上。如美國俄勒岡州立大學的研究者們使用3D打印技術成功地制造出了銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽電池，節約了90%的原材料。麻省理工學院（MIT）則通過一臺特制3D打印機將薄膜太陽電池印刷到紙張上，這種電池目前可提供1.5%～2%的電池效率。
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