運用雷射技術 太陽能電池 從黑白變彩色

羅智華 |2012.12.07
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太陽能電池是利用半導體材料來吸收太陽光,再借助太陽光能量來激發材料中的電子產生電流。 圖/連水養提供

近來,反核四議題持續在社會上發酵,民間團體更大聲疾呼「非核家園」的訴求,希望透過更安全的再生能源發展來給大家一個安心居住的家園,反核意識的高漲也讓能源議題再次受到重視,其中「太陽能發電」更是近年世界各國的熱門話題,國內有不少學者專家亦致力於光電研究,像是明道大學材料系助理教授連水養就首創全球第一個「全彩圖像薄膜太陽能電池及製程」,成功結合科技與藝術,一舉奪下2012德國紐倫堡國際發明展金牌大獎,成為世界舞台上的台灣之光。

「太陽能電池」這個名詞大家都不陌生,但卻不是每個人都能說出正確的發電原理。對此,連水養表示,其實早在二十年前,國外就已經有科學家發現半導體之光起電力效應,並利用太陽光來發電的概念出現,隨著綠能時代來臨,太陽能在近年也更加發光發熱。以太陽能電池來說,其科學原理主要是利用半導體材料來吸收太陽光,再借助太陽光的能量來激發材料中的電子─電洞分離而產生電流。

他進一步解釋,不同於一般電池,太陽能電池是以P型與N型半導體材料來接合形成我們所熟知的「正極與副極」;當太陽的光線照射到太陽能電池時,就會使得半導體材料中的正、負電荷分離往電池兩邊的正、負兩極移動以及群聚,此時我們只要將太陽能電池接上電燈、手機等負載時,就會有電流流出、進而讓電燈發亮、手機開始充電。

不過,連水養表示,太陽能電池雖然符合環保訴求,但長期以來,幾乎都是全黑的玻璃面,如果裝在大樓或屋頂上,不但會導致室內空間不容易透光,看起來也是「黑鴉鴉」一片、不甚美觀。也因如此,他開始想方設法思考如何將太陽能電池「從黑白變彩色」,經歷過一次又一次的嘗試後,終於讓他找到可以利用雷射技術在太陽能電池上的薄膜加工,並燒蝕出想要的圖案,再加上有色膠膜,就可以讓影像擁有繽紛色彩,不再像過去那樣單調沒變化。

最有趣的是,透過這個靈光乍現的巧思,不但讓薄膜太陽能電池變得「五顏六色」,還能依照需求設計出各類圖案呢!連水養笑著說,像是我們常會在高速公路或是十字路口看見大型廣告看板,夜晚發光時常會耗費許多電能,此時就能利用圖像薄膜太陽能電池技術來設計廣告圖樣,結合太陽能發電原理,白天時就能借助太陽光儲存電力提供晚上發電使用,不只美觀又環保。

除此之外,圖像化薄膜太陽電池也能應用在普羅大眾的客製化用途中,像是可以提供3C產品用電的太陽電池氣密窗與百葉窗,以及為宗教團體量身打造的媽祖與觀世音菩薩圖像等,都能讓太陽能發電看起來不再只是冷冰冰的高科技,而是能結合藝術創作的跨領域結晶。就連攜手步入禮堂的新郎新娘也能透過圖像化薄膜太陽電池技術,將美麗甜蜜的婚紗照烙印在電池看板上,為彼此留下永恆的浪漫回憶。

連水養認為,科技不該是高高在上的學門,而是要能融入一般民眾的日常生活中才能普及化,尤其是環保意識日益提升的今日,他更希望能藉由這項創意藝術讓大家對太陽能電池的使用度與接受度提高,因為唯有當使用者愈來愈多時,才能讓再生能源的應用更加多元化,讓環保不再只是口號、而是付諸實際的行動。



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