奈米粒子發威，窗戶也可以發電

2010-02-21 15:26 作者:魏茂國

利用兩片玻璃中間加裝的奈米材質擴散基板，可將20％至50％的太陽光轉換成直流電，供照明及3C產品使用。

經由高透光太陽能窗發電模組的擴散與導光，可將20％至50％的太陽光傳導至窗框的太陽能電池上，提供直流發電，做為電子產品的供電系統。(攝影／許育愷)

在未來潔淨能源的開發上，太陽光電是不可或缺的重要角色，對於減碳環保也有很大的幫助；不過，目前裝設太陽能板的價格仍不算低，同時受到住宅與環境的條件影響，並非所有地點都適合架設太陽能板進行發電。因此，如果能夠有更簡易的方式來收集太陽光，在日常生活提供電力的來源，將能更有效推廣太陽光電的普及。

現今LED的應用愈來愈廣泛，工研院南分院奈米粉體與薄膜科技中心也曾推出自行研發的奈米材料技術，將奈米碳球塗料添加在LED燈座的鋁制散熱鰭片中，以增加散熱的效果。而在一般居家環境或辦公場所中，通常都可發現太陽光是從窗戶照射進來，於是在「高透光太陽能窗發電模組」(太陽電池奈米結構薄膜材料)技術上，也是利用奈米材料，以使用環境為主體，將窗戶設計成為能進行太陽能發電的機制。

「高透光太陽能窗發電模組」在窗面的結構上，主要是以兩片玻璃間夾隔奈米材質的擴散基板，經過膠合固定後，當太陽光照射穿越時，透過中間的擴散基板導光，即會將光線向四周側面的窗框進行反射；另一方面，在四面窗框內則設置有太陽能晶片模組，因此當太陽光線經反射進入時，就能進行發電。

工研院南分院奈米粉體與薄膜科技中心光能轉換材料研發部黃贛麟表示，擴散基板是使用TiO2與SnO2複合奈米粒子，添加在塑膠PC基板中射出或壓出，除了可大面積生產外，由於玻璃與塑膠的折射率不同，可增加全反射的機率，使太陽光線更往四邊窗框進行反射，也就能提高太陽能晶片吸收陽光的機率與發電的效率。

一般在PMMA或PC中加入粒子的擴散板，光徑只能傳導約10cm就會擴散殆盡，窗中央的陽光無法傳到邊框上；「我們的專利特色，是利用導光與光擴散的複合層結構，使陽光能集中傳導到邊框上的太陽電池，」黃贛麟指出，窗上大面積的光能被傳導聚到小面積的框上，因此框上太陽電池受的光照量，約有10至20倍的日照強度，「這樣才能達到維持窗的透光視野，與高發電效能的產出。」另外，也將奈米碳球塗料塗布在太陽窗框上，幫助太陽電池散熱，以進一步提升發電性能。

目前經由「高透光太陽能窗發電模組」的擴散與導光，可將20％至50％的太陽光傳導至窗框的太陽能電池上，提供直流發電，做為手機、筆記型電腦、LCD等直流電子產品的供電系統，並可避免直流電轉交流電的電能損失。此外，發電效率也依霧度的不同而有差別，霧度愈高代表透光率愈低，發電的效率也會更好，但相對地在視覺上的阻隔就愈大；因此可視實際使用的場所及需求，來選擇適當的霧度。

在未來電器產品耗電量逐漸降低的趨勢下，例如LED的使用，以及像都會區般大樓林立的狀況，就很適合「高透光太陽能窗發電模組」的發展應用；只需在原有的建築結構上，就可直接生產電力能源，並且還能提高自行供電的能力、減少電費支出，達到節能減碳的目的。