全球工業(yè)的排放量與以越來越快的速度消耗能源的人口正同步增長著,使不可再生的化石燃料成為一種迅速消耗的資源,好在我們正在開始轉向可再生能源,以滿足日益增長的能源需求,同時使我們的地球免受化石燃料的有害影響。但是,一些用于可再生能源行業(yè)的材料在制造過程中的某些環(huán)節(jié)本身就并不是環(huán)保的。我們需要徹底改變可再生能源行業(yè)中所使用的工藝。
3D打印,不僅被視為清理可再生能源供應鏈的一種方式,也是也是降低成本和促進開發(fā)過程的一種方式,有助于鼓勵可再生能源行業(yè)蓬勃發(fā)展,使其可以取代化石燃料。在能源工業(yè)中,它能夠開發(fā)新材料,以創(chuàng)造新的清潔能源設備,如3D打印太陽能電池板——現在有一些研究人員正在研究3D打印太陽能電池板,以充分利用太陽的能量(這是一種取之不盡的資源)。
當前,用于制造太陽能電池板的礦物在開采時毒性很大,對開采周邊地區(qū)的土壤和水的健康構成了威脅。這些電池板的制造成本也非常昂貴,這導致科學家不得不尋找替代方案來生產這些電池板。從理論上講,3D打印可用來開發(fā)新型的太陽能電池板,它可以使用不同的材料來制造功能相同的電池板。
目前的太陽能電池板是通過將多晶硅與硼熔合制成半導體而制成。在頂部加入硅晶片,并將電接觸蝕刻到表面。3D打印則以不同的方式制造太陽能電池板——它將半導體油墨打印到面板表面的每一超薄層中,從而形成厚度僅為200微米的電池單元。
這些3D打印電池板需要更多的研究和開發(fā),以使其能夠被更大規(guī)模地采用。經證實,它們的效率比傳統(tǒng)方法高出20%,此外,它們的生產成本不到傳統(tǒng)方法的一半。成本的降低對可再生能源的廣泛應用產生了積極影響,這也為不容易獲得電力的發(fā)展中國家使用可再生能源打開了大門,因為發(fā)展中國家的政府投資這些新技術的資金較少。
3D打印也已成功應用于制造風力渦輪機,以傳統(tǒng)方式制造風力渦輪機也很昂貴,并且需要使用到有毒礦物。然而,風力渦輪機的3D打印尚未以商業(yè)規(guī)模引入。如一旦引入,該過程將產生消除使用有毒材料的需求,并減少開采這些稀有礦物質對環(huán)境造成的傷害。
盡管可再生能源領域的3D打印尚未大規(guī)模采用,但進展令人鼓舞。麻省理工的研究人員證實,進一步的研究可能使3D打印的太陽能電池板的價格僅為傳統(tǒng)價格的一半。雖然在風力渦輪機領域,我們還不知道成本可以降低多少,但預計結果差不多。
這一領域的3D打印將使人們更加負擔得起,從而有助于鼓勵全球從化石燃料向可再生能源轉變。隨著生產成本的降低,較貧困的國家也將能夠實施該技術。此外,3D打印也為制造更輕的太陽能電池板提供了機遇,從而可以通過降低運輸成本進一步降低價格。
現在已經有多個國家與地區(qū)的研究團隊將3D打印技術應用于太陽能電池板的制造。3D打印已證明可以通過創(chuàng)建更高效的太陽能電池板來提高可再生能源的效率,在這一領域,3D打印可以迅速成為一種真正的資產。
新能源領域和3D打印這種低成本、高效率的組合正成為最佳搭檔,我們將可根據大小、形狀的需要定制3D打印太陽能電池板,以使電力抵達世界各地乃至偏遠地區(qū)。隨著進一步的發(fā)展,我們還可能看到3D打印對其他種類的可再生能源產生類似的影響。這意味著可以從自然資源中利用更多的能源,通過使可再生能源成為更加可靠的能源,進一步幫助促進可再生能源的廣泛采用。
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