3D-tulostuksen hyödyntäminen aurinkokennojen valmistuksessa
311.19 KB
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset248
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Aurinkoenergian merkityksen kasvaessa aurinkokennojen kehittäminen on edennyt usein eri tavoin.
Aurinkokennojen valmistukseen käytetään uusia materiaaleja, kuten perovskiittia ja titaanioksidia.
Materiaalien lisäksi aurinkokennojen valmistustavat ovat kehittyneet, joista viimeisimpiä on lisäävä
valmistus eli 3D-tulostus. 3D-tulostuksen edut, kuten materiaalihukan vähentäminen ja valmistuksen
joustavuus, mahdollistavat pienillä erillä tehokkaampien aurinkokennojen valmistamisen
halvemmalla.
3D-tulostamalla on mahdollista valmistaa aurinkokennojen eri komponentteja, kuten aktiivisia
kerroksia ja elektrodeja. Mustesuihkutulostuksen avulla pystytään valmistamaan
kolmikationiperovskiittikerroksia perovskiittiaurinkokennoihin. Kaksifotonipolymeroinnin avulla
pystytään taas tulostamaan titaanioksidi ohutkalvoja, joiden valonsirontaa tuottavat rakenteet
parantavat aurinkokennon valovirtaa 25 %: a. Elektrodeja pystytään taas valmistamaan FDMtulostustekniikalla, joka mahdollistaa monipuolisten elektrodirakenteiden tekemisen. Poikkeavat
elektrodirakenteet kasvattavat elektrodipinta-alaa ja näin ollen myös aurinkokennojen tehokkuutta.
Aurinkokennojen 3D-tulostuksella on sekä etuja että haasteita. 3D-tulostamalla pystytään
valmistamaan monipuolisia ja kevyempiä rakenteita, jotka mahdollistavat laajemmat
käyttömahdollisuudet. Valmistusprosessin helppo muokattavuus mahdollistaa aurinkokennojen
kustomoinnin ja tilaustuotannon, jolloin aurinkokennoja voidaan muokata vastaamaan käyttökohteen
vaatimuksia. 3D-tulostuksen tulostustarkkuus, valmistuksen skaalattavuus ja aurinkokennojen vakaus
kuuluvat taas haasteisiin. Huono pinnanlaatu heikentää aurinkokennojen hyötysuhdetta, ja mahdolliset
kiderakenteen muutokset heikentävät tulostettujen aurinkokennojen kestävyyttä.
3D-tulostuksen avulla kehitetään myös uudenlaisia innovaatioita aurinkoenergia-alalle. Tulostamalla
valmistettavat valonkeskittäjät ottavat talteen suuremman määrän auringon valoa ja keskittävät sen
pienemmälle alueelle. Lisäksi niillä on mahdollista ottaa talteen sironnutta valoa. 3D-tulostetut
aurinkokennopuut varastoivat aurinkoenergian lisäksi myös muita energianlähteitä, kuten tuulesta
syntyvää kineettistä energiaa ja ulkotilan lämpötilan lämpöenergiaa. 3D-tulostettujen aurinkokennojen
kehittäminen edistyy jatkuvasti, mutta käyttölaajuus on toistaiseksi melko vähäinen