Blue Phoenix首席能源战略师John J Licata谈3D打印如何改革太阳能工业

梁嘉琪2013

在奥巴马总统最近的的国情咨文中，我注意到一个特别的评论，总统说道，“一个濒临关闭的仓库，现在是一个最前沿的实验室，在那里新工人掌握三维打印技术，这种技术有革新一切的潜力。“3D打印已越来越多地用于生产珠宝，牙科器械，产品模型甚至创造人类器官。然而，作为一种能源战略家，最让我感到兴奋的是3D打印能给太阳能电池和光伏电池制造的潜力。


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首先，对于那些还不太熟悉3D打印的读者，这是一种能将数字三维模型变成“实体”的技术。换句话说，3D打印机是一个非常聪明的打印机，能通过层层叠加创建实体对象，添加的材料可能是玻璃，硅，塑料，树脂，陶瓷。它们都通过一个虚拟的计算机模型来变成实物。

你可能会问我为什么对太阳能和3D打印的关系如此有信心。哦，其实很简单。现代社会的我们面临着一个巨大的能量缺口，再加上众所周知的光伏产业制造效率低下，这已损坏的太阳能行业的士气。因此，未来太阳能电池的生产必须是可持续。这让我对3D打印在太阳能行业的潜力非常感兴趣。
% H" g0 s) W" {3 l  y6 V* z我相信3D打印对三维太阳能电池产业将是一种革命性的力量，尽管近年来能源存储技术进步了，3D太阳能电池仍可以捕捉到比传统的光伏模型更多的阳光。为什么呢？因为3D太阳能电池更精确（使用铜、铟、镓、硒、CIGS），结构不太复杂，重量轻。在没有阳光直射的地方效率更大，我觉得这对太阳能电池来说有特定的意义，令人鼓舞，因许多悲观主义者到现在还怀疑传统的太能能电池在一天内能接受的能量的问题 。麻省理工学院（MIT）的研究人员认为3D太阳能电池板可以比平板太阳能电池板效率提高约20%。3D打印能增加电池吸收太阳能的量，这可能使一些太阳能发电的唱衰者变成信徒。

另一个好处是成本。太阳能电池的装配是太阳能电池成本的支配力量，而根据估算，高精度的3D打印能降低约50%的生产成本，3D打印能消除许多低效工艺，减少昂贵的材料如玻璃废物，多晶硅甚至铟的浪费。在你轻松控制材料成本的同时，还能非常方便按照客户的需求生产，不需要像传统光伏制造那样在遥远的一个工厂制备。这将极大地减轻运输成本，对光伏产业将产生非常积极的作用。

此外还有重量和尺寸的优势。大多数人认为太阳能为家庭提供电源，这没啥问题。然而，我认为3D打印可以产生非常薄的太阳能电池，可以印在未经处理的纸，塑料或织物上，而不是相对昂贵的玻璃。因此，能制作更轻，更灵活的太阳能电池板的能力，可能对不少产业产生更大的积极影响，比方说可穿戴的高科技服装，收音机和未来的一些电子产品。这能让3D太阳电池更吸引大众的眼球，也可能为3D太阳能电池带来一些比较独特的机会，比方说3D太阳电池的汽车涂装，或商业/民用住宅可能会每栋都加装太阳能版（这种3D板将远比现有的光伏屋顶板不碍眼的多）。

可以预见，3D打印技术在未来几年都将是一个热门话题，美国试图满足2020的减排目标，就不得不进一步探索不那么依赖外国的石油的新技术。这最终可能意味着3D打印技术可以更早的应用在太阳能市场，挽救现在的颓势。

本文作者为约翰－里卡塔（ John J Licata），是蓝凤凰（ Blue Phoenix）公司的首席能源战略师，蓝凤凰是一家关于下代能源的独立研究和咨询公司。

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