随着太阳能电池光伏性能的持续突破，传统制造技术如丝网印刷、气相沉积等在制造精度和工艺可控性等方面的局限性日益凸显，实现大规模、高效、低成本且高质量的太阳能电池生产已成为当前研究的关键课题。增材制造技术凭借其精确的材料沉积控制能力和优异的材料利用率等优势，为太阳能电池的商业化进程提供了新的技术路径。近日，西安电子科技大学机电工程学院/高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室吕锐婵教授团队与中科院长春应用化学研究所林君研究员在国际顶级期刊InfoMat 上发表了关于“3D打印技术在太阳能电池制造领域前沿应用”的综述研究，题为“增材制造结合有机无机杂化用于太阳能光电转换的最新进展”。
本文系统性地综述了用于太阳能光电转换的四代材料（第一代：晶硅；第二代：GaAs、CdTe等化合物半导体；第三代：新型钙钛矿等薄膜；第四代：有机无机复合光伏），其中详细介绍了以钙钛矿为代表的第三代新型薄膜太阳能电池的典型器件结构；详细分析了丝网印刷、旋涂、化学气相沉积、溅射等传统制造工艺在太阳能电池制备中的创新应用及其面临的主要技术挑战。（如图1所示）
图1. 光伏材料分类及打印技术分类。
在此基础上，重点探讨了基于材料挤出（如熔融沉积成型、直接墨水书写）、高精度喷射（如电流体动力打印、气溶胶喷射打印）以及激光诱导（如气溶胶喷射打印、选择性激光烧结）等先进增材制造技术在太阳能电池材料沉积控制、工艺可扩展性以及复杂结构设计等方面的独特优势，为新型薄膜太阳能电池的工业化生产提供了重要技术参考。（如图2所示）
图2. 喷墨打印与狭缝涂布技术用于太阳能电池制造
文末，结合西安电子科技大学在空间太阳能电站（SPSS）领域的研究优势，论文前瞻性地提出了增材制造技术在应对太空极端环境方面的潜在应用方向（如图3所示）：（1）一体化防护结构打印；（2）定制化功能材料打印；（3）轻量化柔性光伏组件制造；（4）高性能新型材料与器件打印。这些创新思路为未来空间太阳能电站的光电器件制造与机械结构设计提供了新见解。
图3. 增材制造技术在“逐日工程”中的潜在应用。
增材制造作为一种新型制造技术，已在航空航天、工业、医疗多领域展现出强大的应用潜力。本综述研究不仅深入探讨了增材制造技术在提升太阳能电池光电性能及推动工业化生产方面的关键作用，更从理论和方法层面为未来相关领域的研究提供了重要参考。