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那福忠,網路作者。
   
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  October 28, 2017  透明太陽能:可供美國40%所需
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   太陽能供我們用電,已經有五十年歷史,吸取日光的光伏電池,組合成一片片光伏板、也就是俗稱的太陽能板,架在房頂、鋪在地面,成為電能的另一種來源,越來越普遍,價錢也越來越便宜。但採光僅能上下,太陽很多時候並不直射地面,斜射的日光早晚都照到窗戶,但窗戶不能裝太陽能板,因為暗灰色的太陽能板會遮住窗戶。如果窗戶也能供電,卻又不會遮擋視野,那勢必是一個新局面。

   現在,有了新局面,美國密西根州立大學化工與材料科學教授 Richard Lunt,最近在「自然能源」(Nature Energy) 期刊發表研究報告,透明的採光器仍然可以聚集能源,這位教授製作一種如玻璃完全透明的材料,可以選擇吸收可見光鄰近波長的能量,如紫外光與近似紅外光,轉換成電能,所以是看不見的透明太陽能電源。


(Lunt 教授手持透明太陽能聚集板。來源:密西根州立大學。)
取自 Newsweek.com

   透明的太陽能板裝在窗戶上,初步想的也只是補助傳統太陽能,效用或許不大,但經 Lunt 教授仔細計算,全美國有 50 - 70 億平方米的玻璃窗,如果完全安裝,所採集轉換的電能,可能供應全美國 40% 的需要。目前全美的太陽能供電僅佔 1.5%,如果要完全淘汰化石能源,需要水力、風力、以及創新技術如透明太陽能多樣配合。

   非傳統的太陽能研究已經有好幾年了,起先用小有機分子的透明發光體,聚集可見光以外特定波長的能量,如紫外光與紅外光。另外也實驗過用傳統的太陽能板,期望從中取得可見光以外的能量,但因為是半透明而且加色,能吸取的能量有限,效果不彰。現在研究出來的新材料,對人眼完全透明,裝在窗戶上完全不影響視野。

   傳統太陽能的效率約為 18%,如果聚集紫外與紅外光,轉換僅有 1-2% 的效率。但用透明太陽能源採集,效率可高達 5 - 7%,雖然仍低於傳統,但可用的面積大為寬廣,到大城市商業中心走一圈,就立刻看到無限的發展潛力。因為與玻璃一樣完全透明,可以安裝在高樓、房屋、汽車的窗戶上,安裝了以後,路人會有什麼反應?應該沒有反應,窗戶看幾來仍然還窗戶,沒人會說是發電機。

   Tunt 教授對這項研究成果抱有很高的期望,他說傳統的太陽能應用的研發但已經有五十年了,透明的太陽能研究卻僅有五年,但能給太陽能的利用開闢一條新路,廉價、廣泛的用到各種大小平面,這些平面在以前無法取得太陽的能源。

   教授樂觀的估計,透明太陽能三年以內會商品上市,然後以倍數成長,以後如果再配合先進的電能儲存技術,就幾乎可能達到 100% 的美國所需,完全淘汰化石能源。現在可能就有人想到了商機了,裝在手機面板上,讓手機在白天不停的自動充電,手機業也進入新的局面。

   下面這段半分鐘的影片,非常有趣。一片透明「玻璃」,實際上是聚集紫外與紅外光能量的材料,加上簡單的電流轉換裝置,連線到一個小電風扇,風扇就開始轉動,用手把「玻璃」遮住,風扇就停止,把手拿開,風扇又開始轉動了。這片「玻璃」吸取的不是我們看得見的光線,而是我們看不見的紫外光與紅外光。


(透明太陽能電池展示。來源:密西根州立大學。取自網路)


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