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            材料沉積噴墨打印及
            涂層系統解決方案

            我們的應用

            基于Inkjet、EHD、Ultra-sonic等技術積累,搭建材料噴墨打印與涂層研究與 應用平臺,從科研到產業為您提供解決方案。

            <p>有機太陽能電池、硅太陽能電池的導體、印刷電池和燃料電池的催化劑、燃料電池、儲能電容器等。</p>

            新能源及節能

            有機太陽能電池、硅太陽能電池的導體、印刷電池和燃料電池的催化劑、燃料電池、儲能電容器等。

            典型案例

            • ▲ 太陽能電池電極柵線打印

              隨著能源需求與消耗不斷增加,新能源的開發和利用受到各國的重視。利用光生伏特效應直接將太陽能轉化為電能的太陽能電池成為國內外研究的熱門項目。人們采用各種印刷技術用來制備太陽能電池,其中,噴墨打印技術作為一種非接觸式的數字成型技術,具有材料利用率高、成本低、適用于柔性基底沉積等特點而受到廣泛關注。噴墨打印技術被認為是新一代太陽能電池制備技術。 在過去的十年中,噴墨印刷技術已經被視為一種精密的微分配工具。今天,該工具被廣泛應用于制造和儀器應用。MicroFab作為壓電噴墨打印技術的先驅者,在能源打印方面有著非常豐富的經驗和技術積累。MicroFab及客戶們正在開發許多替代能源應用,包括有機太陽能電池、硅太陽能電池導體、印刷電池和燃料電池催化劑。 常見太陽能電池主要有晶體硅太陽能電池、薄膜硅太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池等。通常,太陽能電池包括吸收層和電極層。吸收層的作用是吸收太陽光,并將其轉化為電子-空穴對,在P-N結電場的作用下,空穴由N區流向P區,電子由P區流向N區,接通電路后就形成電流;電極的作用則是將產生的光電流導入外電路。為了進一步提高太陽能電池的光電轉換效率,通常還有緩沖層和減反層等。 目前,絕大多數商用太陽能電池都是采用絲網印刷的方式來制備金屬電極,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。因此,噴墨打印技術在制備太陽能電池柵線方面越來越受重視。 中科院蘇州納米所曾采用MicroFab公司的Jetlab?Ⅱ設備打印出鈣鈦礦太陽能電池的透明納米銀線上電極,并實現了全溶液法制備鈣鈦礦太陽能電池的制備。并得到了14.17%的高功率轉換效率和21.2%的平均透光率的鈣鈦礦太陽能電池。 實驗中的納米銀線(AgNW)平均直徑為35nm,長度為15μm,在打印過程中為了避免堵塞噴頭,用異丙醇將其稀釋至1mg/mL,打印速度為16mm/s。實驗中通過改變打印時間來實現銀電極的透明度和導電率的平衡。 通過一步涂覆法制備鈣鈦礦太陽能電池根據先前報告的方法制備結構倒置的平面鈣鈦礦太陽能電池。通過在去污劑、去離子水、丙酮和異丙醇中進行超聲波處理,接著進行30分鐘的紫外線-臭氧(UVO)處理,依次清潔氧化銦錫玻璃。 將PEDOT:PSS溶液旋涂在ITO薄膜上,然后140℃退火處理10min。 PSSNa溶液旋涂法制備薄膜,在140℃退火處理5min。 將甲基碘化銨(MAI,381.7mg)和氯化鉛(氯化鉛,222.5mg,99%)在無水二甲基甲酰胺(1mL)中以60℃過夜以形成鈣鈦礦前體溶液。 用Jetlab?Ⅱ噴墨打印系統將異丙醇分散體中的AgNW直接打印到PC61BM或PC61BM/PEI上,制備了帶有AgNW電極的半透明鈣鈦礦太陽能電池。 最后,在80℃下對印刷有銀納米線電極的太陽能電池進行退火。保持10分鐘。 MicroFab研究團隊曾使用Jetlab?4噴墨打印系統研究有機太陽能電池器件。這種類型的太陽能電池是基于一層結構,其中有源層由混合的電子供體和電子受體材料。對體異質結太陽能電池性能的關鍵參數是供體/受體比,薄膜厚度,以及產生的薄膜的形態。特別地,形態對于有機太陽能電池的效率是非常重要的,因為激子必須在形成后的幾納米內到達供體-受體界面。因此,良好的供體和受體材料的混合是一個良好的設備功能所必需的。除供體/受體比外,影響納米形貌的最重要參數是所使用的加工溶劑、溶質濃度和薄膜制備方法。通過噴墨印刷薄膜,系統研究了油墨成分、基材性能以及不同印刷參數對薄膜性能的影響,以一種快速、可復制、簡單、材料效率高的方式進行噴墨印刷。噴墨印刷作為一種非接觸工藝,還可以實現大面積和卷對卷(R2R)加工。因此,一旦確定了制備有機太陽能電池的合適候選材料,噴墨打印也可以用來制備薄而均勻的活性材料層。 總之,噴墨打印技術是一種原材料利用率高,低成本且工藝簡單非接觸式的制造技術,并且能夠與卷對卷技術相結合,實現器件的大面積制造。從太陽能電池制造角度考慮,噴墨打印技術將是未來的主流。

            • ▲ 在ITO/玻璃上噴墨打印有機光伏器件

              在ITO/玻璃上噴墨打印有機光伏器件

            • ▲ 燃料電池打印

              多家機構的研究人員在開發基于噴墨的燃料電池制造工藝。具體活動包括:控制昂貴催化劑的沉積;印刷聚合物膜材料;使用組合方法開發新材料;和圖案化粘合劑/密封劑。MicroFab的開發活動包括印刷納米粒子墨水,功能聚合物,粘合劑和3D互連結構。 噴墨技術在燃料電池制造中的一些優勢包括: 鉑等貴重金屬浪費少; 低成本沉積工藝; 高精準度; 直接寫入,數據驅動的過程; 非接觸式印刷; 可擴展到生產; 允許組合方法; 允許在保形表面上打印。

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