四、3D打印技術未來應用前景分析

1.可提升太陽電池轉換效率

太陽電池前表面的柵線電極越細，電極遮擋所帶來的光學損失就會越小。受絲網印刷精度的限制，絲網印刷柵線的寬度有一定的極限，否則就會出現嚴重的斷柵現象。目前柵線的設計寬度為35～45μm，燒結后柵線寬度在60～70μm左右，已接近極限值。柵線高寬比已很難再提高，同時由于印刷的柵線均勻性較差、印刷節點多等缺點，使其成為制約晶體硅電池降低成本、提升效率的一個主要障礙。高效電池的研究常采用光刻和蒸鍍方法制備細柵電極，但是工藝步驟復雜，生產成本很高，無法實現產業化。

利用3D打印技術可直接在硅片上精確打印出3D正面柵線圖案，細柵寬度可降低至40μm 以下，電極高度可以按設計要求做到非均勻分布，工藝簡單、精度高。此外，還可實現分層打印不同材料，構成電極的不同功能層，并有助于形成高的高寬比，改善歐姆接觸、提高電流強度和焊接性能。傳統印刷結構與3D打印結構的比較見圖7所示。

圖 7  2種傳統印刷結構與3D打印結構比較

2. 可降低太陽電池的生產成本

常規晶體硅太陽電池的銀電極材料成本約占太陽電池非硅成本的一半。因此，減少銀電極材料的用量、采用賤金屬取代貴金屬銀是降低太陽電池制造成本的關鍵。保守估計，利用3D打印專用的納米銀墨水可節省銀電極耗量50%以上。如能實現電極材料的賤金屬化，則電極材料的成本至少可降低70%，太陽電池成本將下降0.3～0.5元/W。

3. 3D打印電極材料可以和高方阻發射極完美結合

方塊電阻越高，電池對短波響應越好，產生的電流強度就會越大。目前，常規電池的方塊電阻可以做到80～90?/□，現有的銀漿材料在更高的方塊電阻下很難與發射級形成良好的歐姆接觸。納米銀墨水材料，可以在低摻雜表面（如方塊電阻達到120 ?/□時）形成很好的歐姆接觸；配合鈍化工藝，可以使電池效率可以達到20%以上。

4. 可廣泛應用于各類太陽電池新技術

隨著電池新技術的開發，如背面鈍化太陽電池、雙面太陽電池、背結背接觸電池等，太陽電池的生產方式將會發生革命性的變革，未來晶硅太陽電池將向更高效率、更薄硅片、更低成本方向發展。3D打印技術可與高效電池制造完美結合，簡化高效電池的制備工藝，加快低成本、高效電池的產業升級。

綜上所述，3D打印技術不僅能打印出分辨力高、導電性好的柵線，而且能夠降低生產成本，可以和高方阻發射極完美結合并應用于各類太陽電池新技術。國內外都在積極研究及應用推廣該技術的發展，所以，3D打印技術應用于太陽能電池的制造工藝將是大勢所趨，這一技術也會帶來太陽能電池質量和效率的大幅提高。

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