太陽能板只能藍藍醜醜的嗎?

■歐美近幾年開始補助一般民眾在自家屋頂裝設太陽能板,但裝了太陽能板的屋頂實在不甚美觀,難道太陽能板一定要深藍色嗎?

Andrewglaser @ English Wikipedia [CC BY-SA 3.0]
撰文|方程毅

能源問題近來受到高度重視,許多先進國家相當積極發展替代能源。這些替代能源們包括風力、水力、潮汐或太陽能發電,皆被期望能取代傳統高汙染的火力發電或是淘汰台灣永遠吵不完的核能發電。但每種替代能源都有其侷限,例如潮汐發電廠不能隨便選址,風力發電廠也必須有足夠的土地假設風力發動機,因此就上述環保能源來說,最能貼近大家生活的莫過於太陽能了。太陽能板的安裝侷限較小,在日照充足的區域只要周圍無明顯遮蔽物,每一片屋瓦都是潛在的發電廠。以美國來說,在自家屋頂裝設太陽能板可以獲得政府補助,並且每年會給予一定賦稅減免(雖然不知道在川普總統的執政下,替代能源發展的腳步會放慢多少)。

要在一般民眾的屋頂鋪設太陽能板,除了經濟上的誘因之外,美觀可能也是許多人考量的因素。太陽能板的目的在吸收陽光,因此顏色表面顏色勢必偏暗,目前市面上的太陽能板大多為深藍色,也就是可見光中大部分的顏色皆被吸收,留下深藍色被反射回來主要是因為太陽能板主要材料「矽」本身吸收能力的關係。只不過深藍色並不是一個討喜的顏色,或許有人喜歡鋪上綠色的太陽能板在屋頂,「看起來」綠意盎然,也為住所增添一點環保的感覺。

但如果太陽能板是綠色的,就代表綠色的光被反射回去,無法被吸收作為發電之用,發電的效率便被犧牲了。因此,為了滿足某些人對於美觀的要求,能夠在犧牲最少效率的前提下,增加美感進而提升大眾鋪設的意願,或許也是另一個選擇。為此,荷蘭阿姆斯特丹大學研發出一款綠色的太陽能板,其發電效率相比於一般深藍色的太陽能板只少了10%,這項結果發表於 Applied Physics Letters 期刊。

研究團隊利用軟式壓印技術(soft-imprint lithography)將大約100奈米寬的圓柱體製作於太陽能電池表面。這些圓柱體的間距以及尺寸會決定哪種顏色的光被反射回來。研究團隊便是利用這種特性,在經過計算與設計之後,讓太陽能表面有綠色反光,但其他顏色的光還是能被吸收並轉化成電能。

這項研究也同時受到知名科學網站 Sciencedaily 報導,論文作者Verena Neder在受訪時表示:「有些人說:『你為什麼要做一個效率不好的太陽能電池?』因為我們可以在不要犧牲太多效率的情況下讓太陽能板更美觀。這個改變太陽能板表面顏色的方法不僅簡單,而且可以配合建築美學,將能夠讓更多人採用。」

研發出綠色的太陽能板後,研究團隊接下來的目標就是在不影響效率太大的情況下做出其他各種顏色,讓太陽能板不只是科技的產物,而是能夠配合建築設計讓環保與美學結合,或許在將來,各色的太陽能板會是設計師在設計屋頂時的素材。

 

原始論文:Neder, Verena, Stefan L. Luxembourg, and Albert Polman. "Efficient colored silicon solar modules using integrated resonant dielectric nanoscatterers." Applied Physics Letters 111, no. 7 (2017): 073902.

參考資料:American Institute of Physics. "Solar panels: Nanotechnology gives green energy a green color: Researchers have created green solar panels using soft imprint lithography to print an array of nanocylinders that scatter green light." ScienceDaily.  (accessed August 21, 2017).

--
作者:方程毅 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

加入好友

3,806 人瀏覽過