拚採光與隔熱兼得，科學家致力研發透明太陽能窗戶商業化
2018-07-04
太陽光電可說是當前最受歡迎的再生能源技術，不少科學家為了擴大太陽能板應用範圍，著手研究透明太陽能窗戶，想將太陽光電與建築物相結合、讓未來的住家與大樓都變成虛擬電廠。
不過開發太陽能窗戶並非易事，至今仍沒有廠商跨入商業化門檻。
過去曾有材料科學家在玻璃嵌入光吸收薄膜，讓窗戶成功變成發電設備，但該面板僅吸收特定波長，窗戶會自帶紅色或是棕色濾鏡，無法吸引建築師的目光。而新型太陽能窗雖然能吸收人們無法看見的紫外光與紅外光以維持透明，但仍無法有效阻擋輻射並達成隔熱效果。
因此為開發出可採光、隔熱與發電的太陽能窗戶，美國密西根州立大學材料科學家 Richard Lunt 研發出能吸收紫外光、發電效率達 0.5% 的鈣鈦礦太陽能板，雖然轉換效率著實不高，但他指出，該太陽能板可有效阻擋輻射，未來更有望將轉換效率提升至 4%。
Lunt 團隊在 2017 年也透過有機太陽能電池研發出吸收不可見光的透明玻璃，其轉換效率更達 5%，將來也會把先前的鈣鈦礦技術與可捕獲紅外光的有機太陽能相結合，將效率躍升至 20%。
有機太陽能的應用相當廣泛，同時具有可撓式、廉價與易製造優點，許多有機材料都可以吸收不可見光，英國太陽光電公司 polysolar 也透過有機聚合物研發出透明太陽能玻璃，並成功達小規模試用；鈣鈦礦也是相當有潛力的太陽能技術，短短 9 年間光電轉換率已能與矽晶太陽能媲美，且由於體積小，應用比堅硬、缺乏彈性的矽晶太陽能電池更廣，科學家還能透過調整化學配方來吸收不同波段的光，不管是鈣鈦礦還是有機太陽能，這些材料皆為透明太陽能窗戶潛力軍。
但太陽能窗戶也不一定得是透明的，可能有些人會希望窗戶能自動變色、自行調整透明度，或許為滿足這些消費者，史丹佛大學研究員 Michael McGehee 2017 年研發出半透明有機太陽能窗戶，該窗戶不會變成奇怪的紅色或是棕色色調，而是全部變黑。美國國家實驗室（NREL）也在 2017 年 12 月研發出類似技術，當窗戶受到太陽光照射之後就會變暗，光電轉換效率則高達 11.3%。
各個科學家紛紛使出渾身解數，想讓自家的技術發揚光大、邁向無補助商業化，不過 NREL 太陽能專家 Lance Wheeler 表示，目前太陽能窗戶多少都參雜有毒物，玻璃碎裂後又是一大問題。如果要滿足消費者需求、耐用性、法規要求，可能還有一段路要走。
Skyscrapers could soon generate their own power, thanks to see-through solar cells
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：密西根州立大學）
◎資料來源：科技新報
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