通过3D打印推动可再生能源转型：太阳能
时间:2022-02-21 09:15 来源:中国3D打印网 作者:admin 点击:次
| 中国3D打印网2月21日讯，3D打印行业采访系列着眼于低碳发电以及 3D 打印和可再生能源，继续深入探讨太阳能增材制造的应用。“3D打印有可能彻底改变太阳能行业。”丹尼尔·克拉克说。企业家在太阳能和3D打印方面拥有多项专利，是太阳能公司T3DP的创始人。我与克拉克谈了增材制造在下一代光伏开发中取得的进展，以及该技术开启太阳能新时代的潜力。 根据 BP 最新的《世界能源统计评论》，太阳能在 2020 年创下有史以来最大增幅，与风能一起占整个可再生能源行业全年增长的 90% 以上。这一增长也反映在该行业不断上升的市场价值上，预计 2022 年全球太阳能市场价值将达到 4220 亿美元，而 2015 年仅为 860 亿美元。  T3DP 更大太阳能电池板的六边形部分。图片来自 T3DP。 太阳在太阳能 3D 打印上升起 太阳能仍然是仅次于水电和陆上风能的第三大可再生电力技术，与 2019 年相比，2020 年的发电量增长了创纪录的 23%。虽然该技术的优点包括帮助人们节省开支并实现能源独立，但也有一些警告，例如高昂的前期成本、大空间要求以及制造光伏板对环境的影响。事实上，生产一块硅太阳能电池板需要 130 升石油，预计到 2050 年，将有 7800 万吨有毒太阳能电池板废料最终进入垃圾填埋场。几年前，在美国能源部等机构发起的各种太阳能创新竞赛的推动下，增材制造领域围绕 3D 打印更高效、低成本的光伏发电展开了一系列活动。然而，从那时起，该领域似乎有所放缓。 不过，最近，这一领域的活动似乎重新抬头，德国埃尔兰根大学的薄膜材料化学 (CTFM) 实验室宣布欧洲研究委员会 (ERC) 资助快速原型太阳能使用其原子层增材制造技术的电池。该实验室希望在 Formnext Start-up Challenge 2021 获胜者、原子层 3D 打印机开发商 ATLANT 3D Nanosystems 的帮助下将太阳能电池推向市场。 一家在该领域一直非常活跃的公司是由 Clark 创立的加州初创公司 T3DP，该公司自 2019 年以来一直在应用其专利的体积 3D 打印技术来制造基于钙钛矿的太阳能电池板。 受自然启发的3D打印 从昆虫眼睛的蜂窝结构中汲取灵感，T3DP 设计了一种新型太阳能电池，能够以传统硅基电池的一半成本捕获三倍的能量。该工艺还允许通过重新使用废弃太阳能电池板的玻璃制造接近碳中性的微型太阳能电池。“体积 3D 打印有可能通过将功率输出提高到平板硅板的两到三倍来彻底改变太阳能行业，”克拉克说。 “一个典型的平板太阳能电池板每平方米可产生 200 瓦的功率，而我们的设计在相同区域内可达到 400-600 瓦。”体积 3D 打印是一种能够克服与增材制造相关的低吞吐量、几何限制、结构缺陷和缩放问题的过程，方法是一步固化物体，而不是逐层固化。 Clark 与南卫理公会大学 (SMU) 化学副教授 Alexander Lippert 的团队合作，开发并商业化了一种独特的体积 3D 打印机，称为 3D Light PAD，专为各种复杂组件的 3D 打印而设计用于太阳能电池制造。 该打印机通过使用可光切换的光引发剂将聚合作用引导到仅在两种不同波长光的交叉点处进行操作，从而创建高分辨率 3D 组件。 T3DP 与 AsterTech 建立了战略合作伙伴关系，该公司与空军研究实验室 (AFRL) 一起开发了一种气溶胶喷射辅助钙钛矿沉积方法，用于在 SMU 和 Clark 使用其 3D Light 生产的复杂表面上制造高质量太阳能电池PAD 打印机。 
由回收的太阳能电池板玻璃制成的部件，具有 50 微米厚的柔性壁。图片来自丹尼尔克拉克。 |
