近日，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)開發(fā)出一種新的3D打印技術(shù)，用來制造太陽能電池。該技術(shù)以薄膜鈣鈦礦為主要材料，更具成本效益，具有大量的應(yīng)用潛力。使用這種材料和打印工藝，人們可以在衣服上打印柔性太陽能電池，還可應(yīng)用于自我供能機(jī)器人、發(fā)光裝置等。


根據(jù)最近發(fā)表在科學(xué)雜志《NationalEnergyMaterials》上的一項(xiàng)新研究，空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的研究人員正在采用Optomec的氣溶膠噴射技術(shù)來制造更具成本效益的太陽能電池，并認(rèn)為這種方法具有巨大的應(yīng)用潛力。

太陽能是一種清潔能源，但目前的太陽能電池制造是一個(gè)復(fù)雜、耗時(shí)、勞動(dòng)力密集和高成本的過程。“如果想讓太陽能具有競爭力，就必須讓太陽能電池更高效和更具成本效益，”研究人員說，“硅電池使用純無機(jī)材料，這些材料本身很硬。我們需要一種易于打印，同時(shí)還能捕獲陽光的材料。”

受一卷卷新聞紙被印刷上墨水的啟發(fā)，研究人員認(rèn)為，如果能打印出一種無機(jī)-有機(jī)雜化材料，那么既能捕獲太陽能，同時(shí)也不會(huì)很貴。

事實(shí)證明，薄膜鈣鈦礦這種材料具有優(yōu)異的光吸收能力和強(qiáng)大的能量轉(zhuǎn)換效率。20世紀(jì)90年代這種材料就已經(jīng)出現(xiàn)，只是一直被用來生產(chǎn)發(fā)光二極管，而不是捕獲太陽能。


研究人員用超聲波對(duì)鈣鈦礦前驅(qū)體材料進(jìn)行了霧化，從而能將細(xì)小的氣溶膠液滴送到氣溶膠噴射打印機(jī)噴嘴中。在CAD工具路徑的幫助下，材料可以涂覆一個(gè)合適的表面，最終創(chuàng)造出一個(gè)效率達(dá)到15.4%的太陽能電池。

研究人員進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，將這種材料打印到一個(gè)3D表面上，由此得來的太陽能電池能保持5.4%的效率。

應(yīng)用幾乎是無限的。使用這種材料和打印工藝，人們可以在衣服上打印柔性太陽能電池。自我供能機(jī)器人、發(fā)光裝置，甚至自我供能的柔性傳感器或許能在不久的將來實(shí)現(xiàn)。

研究人員已為該技術(shù)提交了專利申請(qǐng)，目前正在等待審批結(jié)果。

原標(biāo)題:美用鈣鈦礦制造3D打印太陽能電池 頗具成本效益