四、3D打印技術(shù)未來應(yīng)用前景分析

1.可提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率

太陽電池前表面的柵線電極越細(xì)，電極遮擋所帶來的光學(xué)損失就會越小。受絲網(wǎng)印刷精度的限制，絲網(wǎng)印刷柵線的寬度有一定的極限，否則就會出現(xiàn)嚴(yán)重的斷柵現(xiàn)象。目前柵線的設(shè)計寬度為35～45μm，燒結(jié)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(jié)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(xì)柵電極，但是工藝步驟復(fù)雜，生產(chǎn)成本很高，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

利用3D打印技術(shù)可直接在硅片上精確打印出3D正面柵線圖案，細(xì)柵寬度可降低至40μm 以下，電極高度可以按設(shè)計要求做到非均勻分布，工藝簡單、精度高。此外，還可實現(xiàn)分層打印不同材料，構(gòu)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(tǒng)印刷結(jié)構(gòu)與3D打印結(jié)構(gòu)的比較見圖7所示。

圖 7  2種傳統(tǒng)印刷結(jié)構(gòu)與3D打印結(jié)構(gòu)比較

2. 可降低太陽電池的生產(chǎn)成本

常規(guī)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(guān)鍵。保守估計，利用3D打印專用的納米銀墨水可節(jié)省銀電極耗量50%以上。如能實現(xiàn)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(fā)射極完美結(jié)合

方塊電阻越高，電池對短波響應(yīng)越好，產(chǎn)生的電流強度就會越大。目前，常規(guī)電池的方塊電阻可以做到80～90?/□，現(xiàn)有的銀漿材料在更高的方塊電阻下很難與發(fā)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(yīng)用于各類太陽電池新技術(shù)

隨著電池新技術(shù)的開發(fā)，如背面鈍化太陽電池、雙面太陽電池、背結(jié)背接觸電池等，太陽電池的生產(chǎn)方式將會發(fā)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(fā)展。3D打印技術(shù)可與高效電池制造完美結(jié)合，簡化高效電池的制備工藝，加快低成本、高效電池的產(chǎn)業(yè)升級。

綜上所述，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)用于各類太陽電池新技術(shù)。國內(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)用于太陽能電池的制造工藝將是大勢所趨，這一技術(shù)也會帶來太陽能電池質(zhì)量和效率的大幅提高。

(責(zé)任編輯：admin)