3D打印太陽(yáng)能電池板薄如紙

太陽(yáng)能電池板正在逐步改變著我們的能源獲取方式，已經(jīng)被越來(lái)越多的人認(rèn)可和接受。這是一種通過(guò)吸收太陽(yáng)光，將太陽(yáng)輻射能通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。相對(duì)于普通電池和可循環(huán)充電電池來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。大部分太陽(yáng)能電池板的主要材料為“硅”，但因制作成本很大，以至于還不能被大量廣泛和普遍地使用。

為了改變上述狀況，過(guò)去幾年間，澳大利亞一個(gè)由50位科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)一直在積極嘗試使用“增材制造”(AM)技術(shù)來(lái)優(yōu)化太陽(yáng)能電池板的生產(chǎn)工藝，以實(shí)現(xiàn)建造自我供電的新一代房屋的夢(mèng)想。AM技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。，AM技術(shù)近20年來(lái)取得了快速的發(fā)展，“快速原型制造(RapidProto-typing)”、“三維打印(3DPrinting )”、“實(shí)體自由制造(Solid Free-form Fabrication)”之類各異的叫法分別從不同側(cè)面表達(dá)了這一技術(shù)的特點(diǎn)。

近日，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)AM技術(shù)研發(fā)出一種有機(jī)可打印的太陽(yáng)能電池板。它雖然只有紙一樣厚薄，但優(yōu)勢(shì)明顯，供電能力一點(diǎn)也不差。有趣的是，將太陽(yáng)能電池紙板貼合在建筑物上，甚至能為一整棟摩天大樓提供源源不斷的能源。研究人員通過(guò)反復(fù)攻關(guān)，改進(jìn)了一種3D打印機(jī)，可使用太陽(yáng)能墨水來(lái)制造太陽(yáng)能電池紙板。與傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池板相比，這種新產(chǎn)品不僅僅體積輕薄，并且制作成本非常低廉，使用方法也如同連接電池一樣的簡(jiǎn)單。它可以在屋頂或玻璃等實(shí)際的房屋位置上直接利用3DPrinting技術(shù)打印出來(lái)，節(jié)省了制造電池板的諸多繁瑣的環(huán)節(jié)。

3DPrinting以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體。它實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置，與普通打印工作原理基本相同。打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。

目前，研究人員已經(jīng)成功地借助改進(jìn)型的太陽(yáng)能墨水3D打印機(jī)將每個(gè)有機(jī)太陽(yáng)能電池的單元減小到只有硬幣大小的體積。這種太陽(yáng)能電池紙板物美價(jià)廉，樣子和工作方式與傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池板都有所不同。科學(xué)家試圖嘗試將這些小巧體積的產(chǎn)品用于除了大型建筑物之外的小物體上。如果這一設(shè)想能實(shí)現(xiàn)，那么風(fēng)靡全球的蘋(píng)果平板電腦表面、筆記本背包和手機(jī)外殼等將不僅僅充當(dāng)包裹作用，還可以成為能源收集器，為這些可移動(dòng)設(shè)備提供電能。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)希望太陽(yáng)能電池紙板項(xiàng)目能夠得到政府的支持，如果得以大規(guī)模推廣，將減少一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，同時(shí)為發(fā)展中國(guó)家處于電網(wǎng)之外的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供一種低成本、高效率、可實(shí)行的電力來(lái)源。那就不必?fù)?dān)心能源匱乏問(wèn)題了，而且還會(huì)緩解因石化能源帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。墨爾本大學(xué)和蒙納士大學(xué)組成的合作機(jī)構(gòu)甚至已經(jīng)開(kāi)始考慮如何將這項(xiàng)技術(shù)送到世界上那些幾乎用不上電的偏遠(yuǎn)地區(qū)。研發(fā)者希望能夠在不遠(yuǎn)的將來(lái)，以低能源為應(yīng)用起點(diǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)這種新型發(fā)電裝置的商業(yè)化制造。根據(jù)計(jì)劃，太陽(yáng)能電池紙板將在接下來(lái)幾年內(nèi)向市場(chǎng)推廣。相信以目前的發(fā)展速度，這樣美好的未來(lái)很快就會(huì)到來(lái)。