使用喷墨打印机打印太阳能电池

利用来自太阳的可用、清洁、免费能源的想法并不是什么新想法。传统光伏(也称为 PV)电池的生产方法正是……传统的。最近,这些能源利用组件的制造工艺的创新带来了突破,可能会改变我们所有人对利用太阳能可能性的看法。

“光伏”到底是什么? Dictionary.com 将“光伏”定义为半导体技术领域,涉及将阳光等电磁辐射直接转换为电能。这个定义中的重要词汇是:技术、转换、阳光和电力。

在生产将阳光转化为电能的技术设备的传统方法中,需要使用一定量的非常纯的半导体级多晶硅。多晶硅被熔化成锭,o通过从熔融多晶硅中取出的籽晶生长纯晶体硅锭,或者通过将熔融多晶硅浇铸成块,可以形成硅块。然后使用线锯从锭上切下单个“晶圆”,然后进行表面蚀刻处理。一旦晶圆被清洗干净,它们就会被放入“磷扩散炉”中,在电池的整个外表面周围形成一层薄薄的半导体层。最后,进行最后的润色,使组件能够在电气系统中使用。结果是一个坚硬但非常脆弱的组件能够利用阳光发电。

然而,这并不是制作照片利用材料的唯一方法。正如任何技术领域的通病,只要有需求,就会有创新。

想象一下,您可以在家用打印机上进行打印,然后弹出太阳能电池!虽然消费市场可能并不在这种可视化的现实中,马萨诸塞州的 Kanarka Technologies 和圣何塞的 Nanosolar 的创意人员在过去几年中已经开始尝试使用喷墨工艺打印太阳能利用材料的想法。

通过观察使用相同流程的家用打印机,可以轻松地直观地了解喷墨流程。用最简单的术语来说,喷墨打印机将墨滴喷射到纸张上以创建数字图像。在生产这些新的如纸一样薄的太阳能薄膜层时,使用了相同的基本前提——将某种物质的液滴(在这种情况下是铜-铟-镓-硒,而不是墨水)推进到基材上。从理论上讲,结果可能是工业印刷设备打印出与艺术和手工艺学校使用的纸卷大小相似的巨型纸卷。正如印刷机为文学所做的那样,喷墨打印机或许也能为光伏发电做同样的事情。

多种类型自薄膜太阳能材料商业开发以来,产品已经面世。太阳能笔记本电脑充电器、太阳能手机充电器,甚至家庭屋顶材料等产品只是使用典型的刚性多晶硅设计不可能或不可行的产品的一些示例。灵活的设计,例如薄膜光伏技术中使用的设计,将允许工程师为消费者设计产品,而不会因为物体的重量和必要的结构支撑而受到物体形状或其在结构上的放置的限制。薄膜光伏本质上可以“包裹”在刚性表面上,就像用装饰纸包裹礼物一样。

虽然承诺提供更通用、更容易生产且更具成本效益的产品,但人们自然会怀疑该产品的质量可能较差。就薄膜光伏发电而言,有没有例外。然而,虽然由于个别公司的质量保证和质量控制标准,物理和商业质量可能不会受到影响,但问题实际上是材料吸收阳光的能力,而不是其制作质量。传统多晶硅设计的太阳能电池与新型创新薄膜太阳能技术的效率有许多不同的统计数据,但其中有一个无可争议的共同因素——传统设计的效率都更高。

此外,还有一种观点认为,用于实际生产第二代太阳能产品的资源实际上非常有限。有人说,如果对这些产品的需求增加,生产太阳能薄膜所需的铜、铟、镓、硒可能会成为与石油无异的有限资源。

随着r由于井的成本……一切,光伏技术的这一突破可能来得正是时候。过去几年,人类意识发生了一场新的运动,导致了广受欢迎的“绿色”技术的发展。从前面提到的 Kanarka Technologies 和 Nanosolar 等公司采取的举措可以看出,“走向绿色”或“生态意识”的想法不仅仅是一种趋势。将工程应用的巨大潜力、喷墨打印过程的简单性以及“绿色”技术的文化意识结合起来,作为提供清洁能源的必要整合,其结果是一种可能成为太阳能发电未来可能性的产品。住宅和商业消费者都一样。


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