喷墨打印微制造技术：商业化光伏产品成功制备

喷墨打印在光伏产业中仍处于起步阶段，当前工作的重点是在研发水平提高与在不久的将来进入商业化生产。除了在大学和国家试验室的研发水平，有几家公司正在积极开发针对光伏产业使用的设备。目前大多数工作指向于打印的接触。在光伏行业中，公司可以被分成两个不同的类别：喷墨头制造商和喷墨系统的制造商。

第一类是填充有传统喷墨头的制造商。观察光伏工业系统所使用的喷墨头，实际上是没有限制的。几乎所有的喷墨头都是潜在候选者，都集成在商业系统中。选择主要是由喷嘴的大小确定的，所希望的液滴体积和其与使用的墨水相互作用。所期望的图案的尺寸决定了所需的液滴体积。需要用于打印窄金属网格的小液滴，以及较大的液滴是在均匀的膜的沉积上更为有用。由于这样的事实，一些用于光伏应用的是化学活性的墨水，不是所有的喷墨头都将会与所有墨水相溶。这个事实展现出了喷墨头的选择有重要的作用。由于这些喷墨头将用于恶劣的环境下，喷墨头的可维护性和耐用性是其他的重要选择标准。

第二类是一个生产基于喷墨的沉积设备和专门从事用于太阳能电池的生产设备的组合公司，其中之一是建立与开发一个唯一的专门为光伏产业喷墨系统为目的起动公司。几个这些所讨论的集成企业都包括在下面的内容中，并且它们活动的当前概况都是在公共领域中可用信息基础上给出的。本概述可以被看成可能是不完整的。

XjetSolar公司可能是完全专注于制造喷墨设备的晶圆硅基光伏金属化的公司。建设这样一个专门的系统的困难是超过100个喷墨头需要完成每秒约156mm×156mm晶圆的吞吐量这个必要的事实。需要这样大数目的喷墨头是因为多个层需要被打印到沉积材料的所需厚度。由于不可能来防止堵塞和喷嘴的不喷吐，XJET已经设计了能同时保持所有喷嘴轨道的一个复杂系统。一旦喷嘴行为不当，内置冗余系统的另一个的喷嘴来代替受影响的喷嘴完成任务。显然，当太多的喷嘴发生故障时，系统维护是必要的。采取XjetSolar公司的方法是允许最小的停机时间和拥有最大的生产力。

施密德（Schmid）集团是一家知名的光伏产业设备供应商，它还发展出了具有生产规模的喷墨打印机。他们设计的打印机用来处理多个应用程序，例如打印蒙版或所期望图案的负像。使用蜡或光致抗蚀剂材料来进行广泛打印经验的负面打印。打印时蜡或光致抗蚀剂是很容易理解的，在喷墨界使用负像的方法需要加入额外的处理步骤，以获得正面图像，即蚀刻、电镀、光诱导的镀覆和掩膜的剥离。系统已被足够快的开发，可以与符合所要求吞吐量的生产线所兼容。施密德公司还提供了用于测试目的的一个较小的系统。虽然这种打印机能够直接打印金属化和有掺杂剂的墨水，但它并不允许对于生产速度进行控制。此外，施密特公司已经开发了另一种非接触式打印系统，该系统不使用喷墨打印，可用于沉积金属墨水。这种方法是激光转印，在这里激光被用于将金属从转印辊片材传送到太阳能电池上。(www.xing528.com)

PixDro公司是Roth＆Rau公司的子公司，是另一家知名光伏产业的设备供应商，已开发出可在喷墨打印电池生产中使用的通用平台。该系统的大小不同，从台式到应用于研发，再到全面高通量单位。大多数系统是模块化的，这使得它们能够很容易地集成到更大的生产系统当中。而这些打印机不专门针对于光伏产业，提高效率的一些成功方式在特定接触形成墨水打印时已经完成。显然，由于它们的通用设计，该PixDro公司打印机也可使用于许多其他应用程序。

值得一提的两个活跃在光伏领域的打印企业是Fujifilm Dimatix公司和Op-tomec公司。Fujifilm Dimatix公司和他们的Dimatix材料打印机在研发领域有一个很高的水平。这一系列打印机的台式版本被用在所有类型和电池研发的各方面，其中包括金属、吸收材料、透明导电氧化物等许多地方。因为它的低墨液消耗量和一次性喷墨头，它广泛地使用于有机光伏吸收发展。即使它不是一个喷墨系统，但Optomec公司的气溶胶喷射值得一提的是其先前所论述的沉积小型特征尺寸，需要光伏金属化的能力。此外，该气溶胶喷射系统具有在光伏产业的潜力，因为它对墨水配方要求不太严格。然而，它的局限性在于在高吞吐量条件下图案的多功能性不足。

总体而言，光伏发电中喷墨打印工业的使用仍处于起步阶段。但是，考虑到行业目前的增长和设备成本较低，整合喷墨生产线系统的需要将迅速增加。有几家公司已经明确要夺得先机，开发可直接用于生产线的系统。为了使大规模实现集成，墨水、喷墨头和沉积系统的进一步发展是必需的。这将是所有这三种的结合，这将最终导致喷墨打印在生产的光电器件中成功使用。