高樓大廈有望化身虛擬電廠,美盼將太陽能窗轉換效率提升至 15%

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 24 日 12:00 | 分類 太陽能 , 材料 , 能源科技 follow us in feedly

美國密西根大學正如火如荼研發太陽能窗,希望可打造出轉換效率達 15% 的半透明太陽能板,若研發有成,太陽能窗戶將能讓高樓大廈化身成太陽能發電廠,人們或許再也不用擔心建築無電可用。



密西根大學指出,為了減少眩光與熱輻射,人們大多會在窗戶表面覆塗塗層,但這反而會讓 50%~70% 能量流失,研究專案負責人 Stephen Forrest 表示,建築物的向陽區表面積相當大,為什麼不用它來發電?

該大學 2017 年研究也指出,美國粗估約有高達 50 億至 70 億平方公尺的玻璃,若善加運用太陽光電技術,將可以滿足全美 40% 能源需求,因此研究人員正致力於開發靈活、可撓又透光的太陽能板。只不過太陽能窗戶開發不易,雖然人們對於它的關注從來沒有少,但是一直沒有科學家成功達成大規模商業化。

傳統太陽能材料為不透明、又硬又脆的矽晶材料,若要開發出透光的太陽能窗戶,勢必得尋找新的光吸收材料,對此 Forrest 團隊已運用有機或是碳基材料突破原有太陽能板「有色」限制,製造出透明、可撓的太陽能窗戶,轉換效率則達 8% 左右。

目前該研究已獲得美國能源部太陽能技術辦公室 130 萬美元資助,希望最終可將轉換效率從 8% 躍升至 15%,並製造出透光率 50%、成本又低的太陽能窗。

看好建築整合太陽能(BIPV)的應用,近年來太陽能窗研究團隊如雨後春筍般不斷冒出,美國密西根州立大學材料科學家 Richard 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%,將來則希望能將鈣鈦礦技術與可捕獲紅外光的有機太陽能相結合,將效率提升至 20%。

史丹佛大學研究員 Michael McGehee 2017 年則研發出半透明有機太陽能窗戶,該窗戶吸光後會全部變黑,既可擋光又能發電。美國國家實驗室(NREL)同年 12 月也研發出類似技術,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%。

若沒有大面積屋頂,又想要用太陽能發電來節省住宅與大樓用電,基本上太陽能窗與外牆都是個好選擇,只不過目前太陽能窗戶多少都含有重金屬或是難以清理的物質,如果要大規模發展,可能還要考量到不小心打碎的安全性問題。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:Flickr/Jean-christophe Bruneau CC BY 2.0)