中國粉體網10月24日訊 在發電領域，銅通常作為將電從一個地方傳輸到另一個地方的管道，比如發電廠的熱交換器。目前的研究則正在嘗試使銅在光伏發電系統里發揮價值。
今年6月，紐約州能源研究和發展管理局(NYSERDA)獎勵了88.7萬美金給Intrinsiq 材料公司--一家致力于研究納米級可印刷電子油墨的開發商，以幫助該公司將銅應用在太陽電池上的研究并將其商業化。
Intrinsiq 材料公司的工廠位于英國的法恩伯勒和紐約州的羅切斯特，在研發納米基銅油墨配方，用于電子印刷和光伏組件等方面。該公司的銅噴墨和銅漿絲網印刷是專門設計的，通過激光或寬帶閃光技術在空氣和室溫條件下固化光子。Intrinsiq公司宣稱其在某些基底上，其銅基材料的電導率堪與商業銀油墨媲美。公司還有其他正在研發的產品，包括鎳基和硅基的油墨。
該公司繼承了英國國防部針對電路板和其他應用的可印刷銅油墨的研究。Intrinsiq公司已經在羅切斯特成立新的獨立總部，在眾多應用中尋求發展半導體和光伏產業的技術。
目前這家美國公司有8名員工，但由于這項研究的進行，有望再創造25個新職位。
紐約州能源研究和發展管理局獎勵條款規定：如果產品研發成功，Intrinsiq公司就要返還補貼。Intrinsiq公司也從私人投資者處獲得了相應的資金。9月份，Intrinsiq材料公司從卡尤加創業基金獲得了410萬美元，繼續其納米級導電油墨技術的研究、發展和商業化。
在聯邦政府和州政府的援助基金幫助下，羅切斯特也在紐約州立大學的納米科學與工程學院設立了“光伏制造和科技發展基金”，目的就是使紐約州成為發展光伏制造業的中心，而銅基材料則可以成為重要并且與眾不同的角色。
尋找銀的替代品
在太陽電池制造業中，最常見的導電材料就是銀了，其價格約為銅的70倍有余。據紐約州能源研究和發展管理局介紹，Intrinsiq公司的技術有潛力可顯著降低光伏制造成本，從而降低消費者的太陽能發電成本。
“每次在行業會議上聊起各家光伏企業時，似乎大多數都用的是銀漿，這是相當高成本的，” Intrinsiq材料公司副總裁兼COO Sujatha Ramanujan說到。“銅的導電性非常好且價格更低廉。所以我們看看為什么大家使用銀，如果看看光伏產業就會發現首要問題--銅的效果不好。在標準配方中，銅易被氧化，會降低導電性。而我們的油墨新穎之處就是它導電率高且可沉積。在這個過程中，我們規避了光伏金屬化中最大的風險。”
沉積并不是光伏制造業里的新工藝。根據勒克斯研究，相對于傳統的絲網印刷，沉積工具可減少銀的用量達30%，提高絕對轉換效率達0.3-0.5%。然而，在過去十年間，銀價上漲了6倍，迫使光伏制造商盡量減少了銀用量。勒克斯研究表明，由于銅的低成本和在電子工業尤其是半導體制造業中的廣泛應用，它正成為取代銀的領先競爭者。然而，由于其性能和耐久性的原因，銅基配方中的限制尚未達到其鼎盛時期。
創造新配方
Intrinsiq公司的技術是使用一種惰氧、高導和可印刷銅，并且不需要在傳統烘箱中烘烤。Intrinsiq公司材料設計工藝創造了包覆顆粒以期控制來自外部基底的相容性、顆粒化學性和防腐性。純納米級金屬顆粒包覆了專有涂層以防止氣體腐蝕。該公司表示，涂層可使顆粒有效分散在油墨中，使印刷過程相對簡單。屏幕膠由微米銅和納米銅混合而成，粘合劑也在流變性和粘附性方面進行了優化。
噴墨油墨和屏幕膠可以有效地在各種基底上印刷。用噴墨塊銅的光子固化技術可以使電阻值增加近5倍，屏幕膠的激光固化是電阻率提升了4倍--盡管該公司承認，寬帶固化性能仍有待提高。公司報告稱，這樣的結果是在英國范堡羅實驗室，通過激光燒結在玻璃上絲網印刷圖像得到的。
塊銅的電阻率計算如下：
將燒結條印刷在玻璃上并燒結
用接觸輪廓確定燒結條的寬度和高度
l電阻率=電阻×截面積/長度
塊銅電阻率=1.68×10-6Ω˙cm
塊銅系數=電阻率/塊銅電阻率
Intrinsiq公司的銅基油墨電阻性能計算如下：
噴墨計算
尺寸：寬1050μ×高1.25μ×長95mm
PEL噴墨打印紙電阻=10Ω
電阻率=1.38×10-5Ω˙cm
塊銅系數=8.2×塊銅電阻率
絲網印刷計算
尺寸：寬958μ×高34.2μ×長48mm
HP宣傳紙電阻=0.8Ω
電阻率=5.46×10-5Ω˙cm
塊銅系數=32.5×塊銅電阻率
實際應用的銅
Ramanujan介紹說Intrinsiq公司的銅油墨和銅漿的配方、沉積和固化工藝很完善，現已在其他方面有所應用。大多數公司目前的研發工作都是將其集成到現有的光伏制造工藝上。
“技巧就在于將油墨應用在目前光伏電池制造商已經采用的工藝上，”她說。“你也不想重新顛覆整個工藝，只想融入其中。我們想的就是讓油墨和工藝相結合。”
目前，該公司正和一些不愿具名的光伏制造商合作，將銅配方和沉積系統整合到現有的生產線中。Ramanujan介紹說，紐約州能源研究和發展管理局允許Intrinsiq公司和光伏行業之外的公司合作，而公司也正在尋找其他行業的合作伙伴。
Ramanujan表示，就整合工藝而言，站在工廠的環境管理角度來看，技術化的沉積和固化工藝使管理更加方便。
光伏產業中普遍采用的典型減色工藝中使用了大量的有毒化學品，必須進行存儲、應用然后處理。再減色工藝中，制造商必須使用金屬涂覆整個基底的表面，然后再用化學方法除去不需要的部分。
“這些都是有刺激性的化學品，對環境的破壞性非常大，”她補充到。“也很浪費，我們通過沉積避免腐蝕，盡量把將材料用在需要地方。”
今年6月，紐約州能源研究和發展管理局(NYSERDA)獎勵了88.7萬美金給Intrinsiq 材料公司--一家致力于研究納米級可印刷電子油墨的開發商，以幫助該公司將銅應用在太陽電池上的研究并將其商業化。
Intrinsiq 材料公司的工廠位于英國的法恩伯勒和紐約州的羅切斯特，在研發納米基銅油墨配方，用于電子印刷和光伏組件等方面。該公司的銅噴墨和銅漿絲網印刷是專門設計的，通過激光或寬帶閃光技術在空氣和室溫條件下固化光子。Intrinsiq公司宣稱其在某些基底上，其銅基材料的電導率堪與商業銀油墨媲美。公司還有其他正在研發的產品，包括鎳基和硅基的油墨。
該公司繼承了英國國防部針對電路板和其他應用的可印刷銅油墨的研究。Intrinsiq公司已經在羅切斯特成立新的獨立總部，在眾多應用中尋求發展半導體和光伏產業的技術。
目前這家美國公司有8名員工，但由于這項研究的進行，有望再創造25個新職位。
紐約州能源研究和發展管理局獎勵條款規定：如果產品研發成功，Intrinsiq公司就要返還補貼。Intrinsiq公司也從私人投資者處獲得了相應的資金。9月份，Intrinsiq材料公司從卡尤加創業基金獲得了410萬美元，繼續其納米級導電油墨技術的研究、發展和商業化。
在聯邦政府和州政府的援助基金幫助下，羅切斯特也在紐約州立大學的納米科學與工程學院設立了“光伏制造和科技發展基金”，目的就是使紐約州成為發展光伏制造業的中心，而銅基材料則可以成為重要并且與眾不同的角色。
尋找銀的替代品
在太陽電池制造業中，最常見的導電材料就是銀了，其價格約為銅的70倍有余。據紐約州能源研究和發展管理局介紹，Intrinsiq公司的技術有潛力可顯著降低光伏制造成本，從而降低消費者的太陽能發電成本。
“每次在行業會議上聊起各家光伏企業時，似乎大多數都用的是銀漿，這是相當高成本的，” Intrinsiq材料公司副總裁兼COO Sujatha Ramanujan說到。“銅的導電性非常好且價格更低廉。所以我們看看為什么大家使用銀，如果看看光伏產業就會發現首要問題--銅的效果不好。在標準配方中，銅易被氧化，會降低導電性。而我們的油墨新穎之處就是它導電率高且可沉積。在這個過程中，我們規避了光伏金屬化中最大的風險。”
沉積并不是光伏制造業里的新工藝。根據勒克斯研究，相對于傳統的絲網印刷，沉積工具可減少銀的用量達30%，提高絕對轉換效率達0.3-0.5%。然而，在過去十年間，銀價上漲了6倍，迫使光伏制造商盡量減少了銀用量。勒克斯研究表明，由于銅的低成本和在電子工業尤其是半導體制造業中的廣泛應用，它正成為取代銀的領先競爭者。然而，由于其性能和耐久性的原因，銅基配方中的限制尚未達到其鼎盛時期。
創造新配方
Intrinsiq公司的技術是使用一種惰氧、高導和可印刷銅，并且不需要在傳統烘箱中烘烤。Intrinsiq公司材料設計工藝創造了包覆顆粒以期控制來自外部基底的相容性、顆粒化學性和防腐性。純納米級金屬顆粒包覆了專有涂層以防止氣體腐蝕。該公司表示，涂層可使顆粒有效分散在油墨中，使印刷過程相對簡單。屏幕膠由微米銅和納米銅混合而成，粘合劑也在流變性和粘附性方面進行了優化。
噴墨油墨和屏幕膠可以有效地在各種基底上印刷。用噴墨塊銅的光子固化技術可以使電阻值增加近5倍，屏幕膠的激光固化是電阻率提升了4倍--盡管該公司承認，寬帶固化性能仍有待提高。公司報告稱，這樣的結果是在英國范堡羅實驗室，通過激光燒結在玻璃上絲網印刷圖像得到的。
塊銅的電阻率計算如下：
將燒結條印刷在玻璃上并燒結
用接觸輪廓確定燒結條的寬度和高度
l電阻率=電阻×截面積/長度
塊銅電阻率=1.68×10-6Ω˙cm
塊銅系數=電阻率/塊銅電阻率
Intrinsiq公司的銅基油墨電阻性能計算如下：
噴墨計算
尺寸：寬1050μ×高1.25μ×長95mm
PEL噴墨打印紙電阻=10Ω
電阻率=1.38×10-5Ω˙cm
塊銅系數=8.2×塊銅電阻率
絲網印刷計算
尺寸：寬958μ×高34.2μ×長48mm
HP宣傳紙電阻=0.8Ω
電阻率=5.46×10-5Ω˙cm
塊銅系數=32.5×塊銅電阻率
實際應用的銅
Ramanujan介紹說Intrinsiq公司的銅油墨和銅漿的配方、沉積和固化工藝很完善，現已在其他方面有所應用。大多數公司目前的研發工作都是將其集成到現有的光伏制造工藝上。
“技巧就在于將油墨應用在目前光伏電池制造商已經采用的工藝上，”她說。“你也不想重新顛覆整個工藝，只想融入其中。我們想的就是讓油墨和工藝相結合。”
目前，該公司正和一些不愿具名的光伏制造商合作，將銅配方和沉積系統整合到現有的生產線中。Ramanujan介紹說，紐約州能源研究和發展管理局允許Intrinsiq公司和光伏行業之外的公司合作，而公司也正在尋找其他行業的合作伙伴。
Ramanujan表示，就整合工藝而言，站在工廠的環境管理角度來看，技術化的沉積和固化工藝使管理更加方便。
光伏產業中普遍采用的典型減色工藝中使用了大量的有毒化學品，必須進行存儲、應用然后處理。再減色工藝中，制造商必須使用金屬涂覆整個基底的表面，然后再用化學方法除去不需要的部分。
“這些都是有刺激性的化學品，對環境的破壞性非常大，”她補充到。“也很浪費，我們通過沉積避免腐蝕，盡量把將材料用在需要地方。”
