太陽能解析／太陽屋賺綠金 家家都是小電廠

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2010/01/11  【聯合報╱記者鄭朝陽】


倫敦的新市政廳也是個綠建物，屋頂和外牆都用了太陽能板。 （路透）

發展再生能源的減碳議題正夯，百年老店台鐵不落人後，在台南的南科新站打造一座「太陽能車站」，屋頂和部分外牆採用有透光性的太陽能電池（光電板），讓它不只是耗電的交通場站，還是能發電的陽光建築。

台鐵南科站的吸睛之處，在於它讓太陽能光電板和建築物融合為一體，不像以往是屋頂和外牆長出來的附加設施，加上光電板具有透光性，增加室內的採光度，兼顧建築美觀、室內空間採光和產生綠色電力，讓國人耳目一新。

南科站用了2種光電板，都是半導體的薄片，一是傳統的晶矽光電板，它是用矽晶圓作材料，經過蒸餾純化、裂解、溶化、凝固、切割到封裝等多道程序，結合層層疊疊的低鐵質強化玻璃，才變成有發電功能的光電板，矽晶的厚度約200μm （等於0.2mm），是頭髮的一倍。


大陸許多國際級大建築，都開始採用光電外牆。 （歐新社）

另一種是非晶矽的薄膜光電板，它是直接在玻璃、塑膠或金屬板上電鍍一層可以產生光電效應的薄膜，靠光線發電的計算機那小小一片光電板，就屬薄膜光電板的原型。

薄膜光電板是一種製程簡單得多的新技術，它少了矽晶成本昂貴、製程繁複的缺點，厚度只有矽晶光電板的十分之一，透光率也好得多，適合用在需要採光的建築外牆上，省材料，價格自然便宜，但缺點是，吸收陽光轉換成電能的效率只有6~7％，但晶矽光電板的太陽能轉換率可達16~17％。

物理學上稱太陽光電為PV（photovoltaic），兩種光電板都利用「電位差」的原理發電，當陽光照在光電板上，板子的吸收層有p型和n型2種半導體會產生電子（負極）及電洞（正極），同時分離彼此而形成電位差（電壓），經由導線送出電力。

工研院太陽光電科技中心主任藍崇文說，不論哪一種光電板，都是吸收陽光某一波長的可見光，晶矽光電板吸收0.4μm～0.7μm波長的太陽光，這段光譜的光線能被直接轉變成電能；薄膜光電板取用的是波長0.6μm以下的太陽光，兩種太陽能電池產生的是直流電，供給電氣用品必須轉成交流電。

藍崇文表示，由於電能轉換率的差別，矽晶光電板發一度電，薄膜光電板要多一倍的面積才能辦得到，但隨著光電板和建築融為一體的趨勢，透光性佳的薄膜光電板愈來愈吃香，矽晶光電板則適合在沙漠等大面積的地點設置光電廠，產製高容量的電力。

國內外陸續建置太陽能光電廠，拉高再生能源比例，台電在台中電廠建設1500瓩的太陽光電系統，每年可產生1761萬度電力，供應413戶家庭一年的用電量，每年減少排碳1120噸。

這樣的發電量其實沒什麼好炫耀的，精打細算的行家屈指一算，也知道效益有限，但藍崇文認為，像台電設置台中光電廠，都是專業技術的試驗和累積，應該放眼國際市場。

未來台灣的太陽光電技術可能因此進軍中東，也可能造福印度沒電可用的偏遠鄉村，除了減碳，也是發展綠能產業的契機。

藍崇文舉德國經驗為例，由於德國政府大力推廣太陽能光電，除了拉高再生能源比例，太陽能關鍵零組件和技術輸出，為德國賺進的外匯是之前投資金額的3倍，相當划算。

光電溫室 創造高經濟農業

太陽能薄膜電池近幾年備受青睞，除了能和建築物融合為一體，還能藉著透光的特殊優勢，打造「光電溫室」，創造高經濟價值的新農業。

光電溫室在歐洲蓬勃發展，義大利、德國等多國利用它來栽培蘭花、藻類、有機蔬菜等高經濟價值作物，奧妙之處就是利用太陽能薄膜電池和不同波長的太陽光，讓溫室維持恆溫狀態。

目前全台約有20萬公頃的休耕農地，環保署長沈世宏日前建議農委會，可在這些休耕土地上建置光電溫室，在屋頂裝設透光的太陽能薄膜電池，透過它分離太陽光的藍綠光與紅橙光，短波長的藍綠光可以被薄膜電池的吸收層吸收，用來發電，長波長的紅橙光（紅外線）無法被電池的吸收層所用，但收集這些熱能，可用來維持溫室溫度，對調節冬天的溫室很有幫助。

工研院光電科技中心主任藍崇文說，光電溫室不僅能提供電力讓溫室自給自足，也能夠靠這些電力自動調控溫室的窗戶、照明等各種設備，符合作物生長的溫度、光線等需求。

藍崇文表示，休耕農地往往在水電供應不便的郊區，打造光電溫室確實是一舉數得的好點子，例如溫室缺水噴灌作物，就可以靠太陽能發電提供抽用地下水的電力；台灣夏天炎熱，太陽能發電也能啟動空調系統為溫室降溫，發展高經濟的溫室栽培。

此外，太陽能薄膜電池還可依照溫室的栽培需求彈性搭配透光度和發電量，發揮最佳的發電和集熱效果，也適合不同的作物生長所需。

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2010/01/11  【聯合報╱記者李承宇】


富邦建設的「福安紀念館」大樓外牆採用太陽能光電板蓄熱發電，也具遮陽效果。圖片來源／聯合報系資料照片

太陽能電池技術日新月異，早期它們只能在屋頂當「配角」，今天，結合太陽能電池（光電板）的外牆帷幕，逐漸取代昂貴的花崗岩和玻璃，成為建築物新穎的外衣，它們擁抱陽光、再生能源，實踐建築兼作發電廠的夢想。

不論是單晶矽、多晶矽或非晶矽的薄膜太陽能電池，都可以做成透光型的模組（板），成為建築物的一部分。

歐洲的德國、瑞典等國家，太陽能光電板的外牆設計漸成新寵，台灣建築業也嘗試用太陽能光電板取代玻璃帷幕，讓外牆變光電廠，但礙於成本過高、光電板尚未規格化等顧慮，建築市場的接受度和普及率都偏低，願意這麼做的建商，打造企業形象的意義大於實質效益。

工研院太陽光電科技中心主任藍崇文說，建築帷幕牆常用的花崗岩等高級建材，平均每平方公尺要價5000~6000元，一片100瓦發電功率的太陽能薄膜光電板約3000元，比較起來其實並不貴。

藍崇文指出，建築物結合光電板變成會發電的「太陽房子」，已不是夢想，如果能搭配「綠建築」法令讓光電板成為建材的一部分，普及化的機率就很高，未來就能以量制價，讓光電板價格趨於合理，搭配即將上路的「再生能源條例」，提供民眾在家賣電賺錢的誘因，未來家家戶戶都可能是一座小電廠。

立法院通過再生能源條例，由政府補貼太陽能等再生能源的生產者，藍崇文舉例，張三每月用電約100度，以台電平均電價每度3元計算，一個月電費為300元，如果張三家裡裝了太陽能發電設備，政府補貼每度電12元，賣給台電的所得為1200元，張三還倒賺900元。

藍崇文說，當然不是每個家戶都有條件發這麼多太陽光電，但台灣九成以上的能源皆仰賴進口，發展各類再生能源確有必要。

成功大學建築系教授林憲德認為，不論哪種太陽能電池，陽光的能源轉換率都不到20％，投入這麼昂貴的成本，產生的電力有限，是否划算還有待觀察。他建議從改變用電習慣（像關掉待機用電）、換用省電設備（像換用變頻冷氣）等節能措施下手，實質省電效益更大。