近日，西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院/高性能電子裝備機(jī)電集成制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室呂銳嬋教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《InfoMat》上發(fā)表了關(guān)于3D打印技術(shù)在太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域前沿應(yīng)用的綜述研究。

隨著太陽(yáng)能電池光伏性能的持續(xù)突破，傳統(tǒng)制造技術(shù)如絲網(wǎng)印刷、氣相沉積等在制造精度和工藝可控性等方面的局限性日益凸顯，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效、低成本且高質(zhì)量的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)已成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵課題。增材制造技術(shù)憑借其精確的材料沉積控制能力和優(yōu)異的材料利用率等優(yōu)勢(shì)，為太陽(yáng)能電池的商業(yè)化進(jìn)程提供了新的技術(shù)路徑。就此，呂銳嬋團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)深入研究，在國(guó)際頂級(jí)期刊《InfoMat》（中科院一區(qū)TOP，影響因子: 22.7）上發(fā)表了關(guān)于3D打印技術(shù)在太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域前沿應(yīng)用的綜述研究，題為“增材制造結(jié)合有機(jī)無(wú)機(jī)雜化用于太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的最新進(jìn)展”。其中，西安電子科技大學(xué)為第一通訊單位，團(tuán)隊(duì)博士研究生巨子悅為第一作者，呂銳嬋教授為第一通訊，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所林君研究員為共同通訊作者。

本文系統(tǒng)性地綜述了用于太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的四代材料（第一代：晶硅；第二代：GaAs、CdTe等化合物半導(dǎo)體；第三代：新型鈣鈦礦等薄膜；第四代：有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合光伏）。文章詳細(xì)介紹了以鈣鈦礦為代表的第三代新型薄膜太陽(yáng)能電池的典型器件結(jié)構(gòu)，分析了絲網(wǎng)印刷、旋涂、化學(xué)氣相沉積、濺射等傳統(tǒng)制造工藝在太陽(yáng)能電池制備中的創(chuàng)新應(yīng)用及其面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。

在此基礎(chǔ)上，文章重點(diǎn)探討了基于材料擠出（如熔融沉積成型、直接墨水書(shū)寫(xiě)）、高精度噴射（如電流體動(dòng)力打印、氣溶膠噴射打?。┮约凹す庹T導(dǎo)（如氣溶膠噴射打印、選擇性激光燒結(jié)）等先進(jìn)增材制造技術(shù)在太陽(yáng)能電池材料沉積控制、工藝可擴(kuò)展性以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為新型薄膜太陽(yáng)能電池的工業(yè)化生產(chǎn)提供了重要技術(shù)參考。

文末，結(jié)合西安電子科技大學(xué)在空間太陽(yáng)能電站（SPSS）領(lǐng)域的研究?jī)?yōu)勢(shì)，論文前瞻性地提出了增材制造技術(shù)在應(yīng)對(duì)太空極端環(huán)境方面的潛在應(yīng)用方向：一是一體化防護(hù)結(jié)構(gòu)打印，二是定制化功能材料打印，三是輕量化柔性光伏組件制造，四是高性能新型材料與器件打印。這些創(chuàng)新思路為未來(lái)空間太陽(yáng)能電站的光電器件制造與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新見(jiàn)解。

“光電集成制造與智能檢測(cè)BIT”中心依托高性能電子裝備機(jī)電集成制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立，在光電材料制備與智能檢測(cè)算法領(lǐng)域持續(xù)取得多項(xiàng)重要研究突破。BIT課題組已在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表SCI論文60余篇，負(fù)責(zé)人呂銳嬋于2024年至今獲批國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)項(xiàng)目、三秦特殊支持計(jì)劃等多項(xiàng)項(xiàng)目。增材制造作為一種新型制造技術(shù)，已在航空航天、工業(yè)、醫(yī)療多領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。本綜述研究不僅深入探討了增材制造技術(shù)在提升太陽(yáng)能電池光電性能及推動(dòng)工業(yè)化生產(chǎn)方面的關(guān)鍵作用，更從理論和方法層面為未來(lái)相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了重要參考。