四、3D打印技术未来应用前景分析

1.可提升太阳电池转换效率

太阳电池前表面的栅线电极越细，电极遮挡所带来的光学损失就会越小。受丝网印刷精度的限制，丝网印刷栅线的宽度有一定的极限，否则就会出现严重的断栅现象。目前栅线的设计宽度为35～45μm，烧结后栅线宽度在60～70μm左右，已接近极限值。栅线高宽比已很难再提高，同时由于印刷的栅线均匀性较差、印刷节点多等缺点，使其成为制约晶体硅电池降低成本、提升效率的一个主要障碍。高效电池的研究常采用光刻和蒸镀方法制备细栅电极，但是工艺步骤复杂，生产成本很高，无法实现产业化。

利用3D打印技术可直接在硅片上精确打印出3D正面栅线图案，细栅宽度可降低至40μm 以下，电极高度可以按设计要求做到非均匀分布，工艺简单、精度高。此外，还可实现分层打印不同材料，构成电极的不同功能层，并有助于形成高的高宽比，改善欧姆接触、提高电流强度和焊接性能。传统印刷结构与3D打印结构的比较见图7所示。

图 7  2种传统印刷结构与3D打印结构比较

2. 可降低太阳电池的生产成本

常规晶体硅太阳电池的银电极材料成本约占太阳电池非硅成本的一半。因此，减少银电极材料的用量、采用贱金属取代贵金属银是降低太阳电池制造成本的关键。保守估计，利用3D打印专用的纳米银墨水可节省银电极耗量50%以上。如能实现电极材料的贱金属化，则电极材料的成本至少可降低70%，太阳电池成本将下降0.3～0.5元/W。

3. 3D打印电极材料可以和高方阻发射极完美结合

方块电阻越高，电池对短波响应越好，产生的电流强度就会越大。目前，常规电池的方块电阻可以做到80～90?/□，现有的银浆材料在更高的方块电阻下很难与发射级形成良好的欧姆接触。纳米银墨水材料，可以在低掺杂表面（如方块电阻达到120 ?/□时）形成很好的欧姆接触；配合钝化工艺，可以使电池效率可以达到20%以上。

4. 可广泛应用于各类太阳电池新技术

随着电池新技术的开发，如背面钝化太阳电池、双面太阳电池、背结背接触电池等，太阳电池的生产方式将会发生革命性的变革，未来晶硅太阳电池将向更高效率、更薄硅片、更低成本方向发展。3D打印技术可与高效电池制造完美结合，简化高效电池的制备工艺，加快低成本、高效电池的产业升级。

综上所述，3D打印技术不仅能打印出分辨力高、导电性好的栅线，而且能够降低生产成本，可以和高方阻发射极完美结合并应用于各类太阳电池新技术。国内外都在积极研究及应用推广该技术的发展，所以，3D打印技术应用于太阳能电池的制造工艺将是大势所趋，这一技术也会带来太阳能电池质量和效率的大幅提高。

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