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新材料,新希望——台科大三機一體太陽光電玻璃

2007/08/05 經濟部能源局 點閱人次: 365

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▓撰文:謝惠子 ▓圖片提供:國立台灣科技大學新科技材料研發團隊

面對全球暖化議題,世界各國益加注重環境生態,並帶動國際間重視環保居住空間之風潮。而國內在此綠色風潮推促下,以「建築科技」見長的國立台灣科技大學,在政府5年500億的研究計畫贊助下,也研發出優質綠建材,可替代傳統的玻璃帷幕。

採訪當日下午,陰霾的雲朵遮蔽住大片晏好陽光。走入簡報室內,國立台灣科技大學(簡稱台科大)副教授楊錦懷與其所帶領的「新科技材料研發團隊」學生陳亞狄、李鍵灝,已準備就緒要介紹團隊以奈米光觸媒為基礎所研發出來的「太陽光電玻璃」,即結合發電、隔熱、自潔等概念功能的「三機一體」綠建材。

三機一體,功能超前

台科大副教授楊錦懷表示,所謂「三機一體」就是將3種功能集合在一起的概念,即具備發電、隔熱、自潔等「潔節能」功能。此種結合材料機制元件、採用非晶矽薄膜太陽能電池之光電玻璃,其透光率非常好,雖然能源轉換率只有4%,但最大好處是不受陰雨影響,除可保持恆定光電轉換率,甚至整年度下來比現有單晶或多晶矽太陽能電池之發電量還高。

楊錦懷指著擺放整齊的「太陽光電玻璃」與相關輔助器材微笑表示,「目前室外溫度大概是35℃左右的高溫天氣,但在透過光電玻璃的隔熱效果下,室內只剩約24.5℃左右,由此可明顯看出隔熱效果非常良好。」原因就在光電玻璃有兩層,其中間夾著隔熱膜,配合屋內通風條件良好,即能有效降低溫度,並可大幅節省電費。

另外,由於髒污易影響太陽光電板的發電效率,因此玻璃上塗布有奈米光觸媒,只要照射到紫外線,光觸媒就會自動分解表面灰塵等污染物質,達到自淨效果。接著研究生陳亞狄便拿出兩塊磁磚做示範,果然其中一塊有化學處理過的磁磚,其表面髒污經紫外線照射後,便迅速產生自潔效應。「它的原理就是利用空氣中的水分,進而結合產生許多的氫氧自由基,透過光線照射、分解而將髒污去除。」楊錦懷補充解釋。

「特別的是,這種一片片的光電玻璃,可以每5塊為一組串連在一起,約可串成10個大模組,非常好裝設,且在更換上也相當便利,如同手電筒的電池沒電了,只要換上新的電池即可繼續使用。」楊錦懷說。

當被問及此種薄膜式光電元件的材料來源取得問題時,楊錦懷欣喜表示,目前已有南科太陽能廠商及隔熱薄膜廠提供材料支援,在封裝技術上亦無問題,未來將依循與業界合作模式,採技術服務(顧問)團隊的方式進行。「所謂與業界的合作模式,將是技術顧問、光電板組裝、光電板製程與整體設計建造的互相搭配,而非僅是上游的供應端;也就是走中下游的應用,為使用端產品。而台科大團隊將以更新、改變、創新光電板為主要任務,像是如何提高光觸媒的自潔能力等等,讓生產者更加瞭解使用者的需求,進而提升整體製造生產力,所以是完備的科技整合。」

MEGA House,打造綠色未來

至於價格成本方面,楊錦懷希望,推廣初始能以現行相關法規收購保證價格與獎勵作業制度來鼓舞民眾裝設使用。「站在研發者的角度來看,一開始的投資是免不了的,等到市場規模成熟、產品可以量產時,價格自然會回跌。以目前估算,裝設1平方公尺的光電玻璃約需花費新台幣1、2萬元,未來希望每平方公尺可以降價至7、8千元,不但可以取代不會發電的大理石或花崗岩,還能自行發電。例如去度假回來後,不但沒有耗用到電力,還可以將多餘的電力回售給電力公司。」楊錦懷打趣說。

而使用年限約7年的光電玻璃,在後續的回收處理上,又是另一層級的問題。「除了薄膜是光電體以外,其他部分都是普通玻璃,所以目前是採一般玻璃的方式作回收處理。至於回收再利用,」楊錦懷笑稱,「那是下一階段的新課題了。其實玻璃再利用技術已相當成熟,像學校大門口的磚塊就是採用玻璃廢料做的。」因此台科大現階段著重在推廣使用上。

「而且校方與內政部建研所攜手合作,由建研所提供建地,計劃於民國97年底在景美建造一棟太陽能節能示範屋-MEGA House,所謂的M(Materials)指材料科技,E(Electroincs)為人性化、電子科技,G(Green)是綠色環保建材概念,A(Automation)則為自動化。示範屋除了在屋頂上安裝約800平方公尺的光電玻璃,而且每一塊都將有ID編碼。另台科大尚負責『地中管』冷能的部分,協助降低室溫,以達到節約能源功效;此外台大團隊也會加入此計畫案,負責冷氣空調部分。總計有7位教授團隊一起進行該項計畫,預估建造成本為1,500萬元,其中政府將補助40~50%的資金。而將來,我就是第1個入住的人,期間仍須撰寫成果報告。」說完楊錦懷開心大笑,眼前彷彿已勾勒出美好入厝未來。

因為用心,所以領先

如果說,「MEGA House」是楊錦懷的美麗夢想,是為了讓民眾擁有更好的居家條件,那麼,楊錦懷研發團隊究竟花用多少努力才達成現今的成果呢?「因為理論基礎均已齊備,也就是3種技術都已相當成熟,只需找出介面,加以整合即可。所以約只花費1年時間,就研發完成三機一體光電玻璃。而這種創新意象概念就像是多用途印表機一樣,同時擁有影印、掃描、傳輸等功能。」

席間研究生李鍵灝忍不住發言,「老師一向非常認真工作,也相當重視每個細節步驟,所以大夥兒常常泡在實驗室裡,共同研討所有環節。而且老師待人接物亦進退有節,相當有禮,例如每當有媒體記者前來請益時,一定會事先將資料準備齊全,並注意接待細節,好讓來訪者感受到充分的專業與受尊重。」讓人再次感受到楊錦懷的用心與努力!(感謝國立台灣科技大學新科技材料研發團隊提供協助)

台灣建築科技中心

日前台灣科技大學對外宣布,將興建帆船形的「台灣建築科技中心」,其中最大特色就是在外牆帆形面上,將採用台科大副教授楊錦懷所研發的三機一體光電玻璃,而結合隔熱、自潔、發電且透光,集抗震、節能、環保等綠色建築專利於一身,完全不讓杜拜專美於前!對此,楊錦懷表示,除了三機一體的功能外,還可降低約三分之一的外購用電量,是深具綠色理想的未來建築。

台科大指出,科技中心將以嵌入(Plug-in)概念,進行建築防災、綠色建材、生活節能與環保、智慧建築等先進研究,而成為「活體試驗場」,如同堆積木原理一樣,可以嵌入一塊塊想要試驗的建材,期間不需敲敲打打,也不會塵土飛揚,建材亦能直接回收再利用,而達到永續建築之目的。目前台科大與工研院已簽署合作備忘錄,以台灣建築科技中心為研發基礎,共同推動「亞熱帶環保智慧居住空間」計畫,期加速帶動建築產業朝更多附加價值模式發展,搶占市場先機並催生新興產業。


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