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美国空军研究实验室通过3D打印降低太阳能电池制造成本

2017-07-26 14:13
木中君
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在IDTECHEX关于3D打印电子和光伏市场预测的研究报告中,可以看到3D打印光伏的市场呈逐步扩大的趋势。

根据科学杂志“先进能源材料”(National Energy Materials)发表的一项新研究,美国空军研究实验室(AFRL)的研究人员正在采用3D打印方式,获得太阳能电池,并且他们发现了这其中大量未开发的应用潜力。

太阳能是丰富的,它是免费的,”,AFRL制造局的项目科学家Bag说。 “太阳能电池可以以环保的方式发电,但目前复杂的制造成本使得技术成本高昂,我们正在研究材料和制造技术的新途径,使其成本更低。”

在蓬勃发展的太阳能产业中,效率是成功的关键因素,但并不是一个容易达到的途径。自从20世纪50年代人们开始研究太阳能电池以来,这项技术仍然复杂而且劳动密集。其中包括纯硅必须从原始材料中提取(石英砂是最常用的两种材料之一),然后转化成薄晶片。随后通过化学品处理这些硅晶片以形成极化电场。半导体、电池被封装在专门的支撑系统中,以便组成一个光伏模块,从而收集并将阳光的能量转换成电流。


使用太阳能的固有成本并不高,但与制造过程相关的高昂成本是广泛采用太阳能发电的严重障碍。

图片:传统方式制造的太阳能

Bag的团队一直在努力探索创新解决方案。 “如果你想让太阳能发电具有市场竞争力,你需要使太阳能电池更有效率和更具成本效益,”Bag说,“硅电池使用纯无机材料,本质上非常困难,我们需要一种易于打印的材料,同时能够捕获阳光。”

找到合适材料的机遇很快就出现了 – 这种材料可以为无机、硬质硅提供可行的替代品。薄膜钙钛矿被证明具有优异的光吸收能力和强大的功率转换效率。然而,最近才被考虑作为太阳能发电能力的材料,Bag的研究专注于通过超声波雾化钙钛矿前体材料,这使得可以将细小的气溶胶微滴转移到气溶胶喷射喷墨打印机喷嘴中。在CAD建模提供的路径指引下,材料可以按照一定的方式涂覆到适当的表面上,从而创建一个太阳能电池。

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