光伏產(chǎn)業(yè)在過去10年中呈現(xiàn)40%以上的增長幅度,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)在我國從事太陽能新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的單位已經(jīng)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(chǎn)國,太陽能電池的產(chǎn)量連續(xù)5年位列世界第一。在當(dāng)前的光伏市場中,主流產(chǎn)品是晶硅太陽能電池,其市場份額超過了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10年內(nèi),晶硅太陽能電池仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。
隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,晶硅太陽能電池技術(shù)呈快速發(fā)展趨勢。晶硅太陽能電池技術(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)鍵飽和型太陽電池等)來提高電池轉(zhuǎn)換效率。
其中,3D打印電極技術(shù),由于金屬材料利用率高,工藝過程簡單、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電池以外,也可以應(yīng)用在薄膜電池上。如美國俄勒岡州立大學(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)薄膜太陽電池,節(jié)約了90%的原材料。麻省理工學(xué)院(MIT)則通過一臺特制3D打印機(jī)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。
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。
光伏不再是一個(gè)細(xì)分市場,而將是能源市場不斷增長的一個(gè)部分,或者更進(jìn)一步說,到2050年太陽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)可以使太陽能發(fā)電成本下降至與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當(dāng)。