淺談太陽能聚光板LSC

生活科學趣談

完全透明的太陽能電池 可將每扇窗戶都變成電源 – 讚新聞發布於2017年6月3日

這只是收集光能的裝置,標題少打了一個字→透明的太陽能電池「板」(Transparent solar panels

Prof. Richard Lunt 提及這片玻璃能允許可見光通過,並將所吸收的紫外線與紅外線經由 Stokes shift 的光致發光機制,將其轉變成紅外線而從玻璃側邊透出

因此還必須在玻璃側邊裝設傳統的太陽能電池

這種將光線導到側邊的機制,若以一般常見的鈉鈣平板玻璃(Soda-lime glass)而言,從側邊所看到青綠色的光澤是以多次反射來達成

附帶一提,由於鈉鈣玻璃也允許紅外線穿透,這就是在陽光曝曬下汽車內會十分悶熱的原因;另外,因為鈉鈣玻璃可阻擋紫外線(100~315nm的UVC、UVB),因此若隔著玻璃窗曬太陽,還是有某種程度的防曬功能

有別於以往採用光生伏打效應photovoltaic effect)將光能轉換成電荷的勢能,Prof. Richard Lunt 研究團隊所開發的技術則是使用 optical collection

以下列影片而言,這是藉由將有機染料塗到玻璃上,當光線入射時,光子的能量轉移到染料分子中而造成電子躍遷到受激態,然後電子落回較低能量時仍以光的形式釋放出來,將單一方向入射的光波改成向四周輻散的方式(註:類似於藍天的散射機制),然後藉由一個稱為全內反射的過程,將光集中到玻璃的側邊

Richard Lunt 研究團隊的關鍵技術則是開發了金屬鹵化物的磷光發光體(Metal halide nanocrystal phosphorescent luminophores),其可有效收集可見光譜邊緣靠近紫外的430nm光子,同時大幅度的轉移到近紅外光(800nm)。玻璃的平均透射率為82%,外部量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)超過35%,實驗模組展現出1~2%的功率轉換。與傳統的太陽能電池相比,由於這種技術可以將太陽能集中照射在面積較小的太陽能電池上,這意味著只需要更少的太陽能電池,不僅成本會下降,玻璃的透明性更是其優點。這種能讓陽光進入家庭與辦公室的 LSC 技術所製成的窗戶,可望在不久的將來進入量產

延伸閱讀

Photonic microstructures for energy-generating clear glass and net-zero energy buildings