噴墨打印超細柵電極太陽電池樣機系統
 

噴墨打印太陽電池超細柵電極三維形貌
 

近日，中國科學院沈陽自動化研究所信息服務與智能控制技術研究室3D電子打印技術與裝備課題組，采用噴墨印刷技術成功制造出高“高寬比”太陽電池超細柵電極，實現了關鍵技術突破，并自主研發出國內首臺噴墨打印樣機系統。

　　
目前，90%以上的晶體硅太陽電池采用絲網印刷技術制造金屬柵極。但絲網印刷存在幾點不足：一是印刷過程中絲網與基底（硅片）接觸，容易造成硅片的破損；二是絲網印刷往往造成漿料的浪費；三是絲網印刷技術的精度和印刷細柵的高寬比很難再提高，已經成為制約晶體硅電池降低成本、提升效率的主要障礙。晶體硅太陽電池正朝著高效率、薄片化和低成本三個方向進行改進，噴墨打印技術被認為是替代傳統絲網印刷的新一代太陽電池柵極制造技術。

　　
“十二五”期間，在國家“863”計劃及中科院重點實驗室開放課題支持下，沈陽自動化所課題組深入研究微滴噴射機制，開展國產納米銀漿料物性與噴印工藝適配性研究，自主研發出工程化高速、高精度噴印控制及大陣列噴頭聯動控制技術。通過優化噴射速率、噴印分辨率、固化條件等制造工藝，實現正表面金屬柵極寬度＜40μm，高寬比＞0.6，三維形貌均勻的太陽電池超細柵電極噴印核心工藝，設計開發出國內首臺噴墨打印樣機系統，為開展光伏裝備50MW中試線研發及產業化工作，形成高效低成本超細柵電池生產線解決方案奠定基礎。

　　
將噴墨打印技術引入太陽電池超細柵電極圖形制備后，通過減小電極柵線寬度、數字化制備電極圖形、非接觸式打印和連續不間斷傳輸等關鍵技術提升，在提高生產線產能、降低生產碎片率、節約原輔材料損耗、降低運行成本及提高光電轉換效率等方面都有非常優異的表現。以50MW標準電池生產線計算，引入噴墨打印設備后，可提高太陽電池轉換效率0.6%，銀材料耗量減少40%，節約運行成本0.60元/片～0.80元/片。