新創團隊開發新聚光型太陽能電池板，發電效率可達 36.4%

2016 年 09 月 24 日

技術Ｘ解析

作者／Pa Chuang、Valerie Hung

說到太陽能的推廣與普及，就不能不談太陽能電池（Solar Cell）的能源轉換效率，這影響了使用太陽能發電系統的投資報酬率。

一般住宅或工廠屋頂所見的太陽能矽電池，轉換效率通常只有 17-20％，而如航太機構所使用的太陽能板，轉換率雖然高達 45％，但價格也會高到讓一般大眾卻步。多年來許多科學家一直努力想辦法提升太陽能電池的轉換效率，如仿效玫瑰花花瓣的結構或同時吸收陽光中的光與熱。

而由洛桑瑞士聯邦理工學院（EPFL）三位畢業生組成的再生能源新創團隊 Insolight 提出的解決方案則是：用更合理的成本將陽光集中到小範圍的太陽能電池板。該團隊宣稱其開發的新聚光型太陽能發電技術有效提升轉換率，已被德國 Fraunhofer 獨立實驗室證實轉換率高達 36.4%。

圖片來源：Insolight。左為一般太陽能聚光版之示意圖，右為 Insolight 團隊所開發的聚光技術示意圖。

Insolight 技術長葛利奇（Florian Gerlich）解釋，雖然近年太陽能板的價格大幅下滑，但發電的成本還不能算是有競爭力。以美國 2015 年的家用太陽能系統為例，太陽能板只占整體安裝成本不到 20％，就算繼續降低，仍然無法抵銷太陽能整體系統的費用。而目前，太陽能開發商大部分的利潤來自於補貼，只是補貼金額一直在下降。

而 Insolight 團隊的設計概念就如同洗澡時，將蓮蓬頭的水引導並集中至一兩個排水孔，不需要把排水管擴大到整個地板。同理，若要收集我們親愛的陽光，何不想辦法讓所有太陽光持續集中在一塊小塊電池上？這樣可以節省材料成本，更高效且經濟實惠。

降低聚集太陽光的成本

雖然傳統的太陽能聚光器（solar concentrator）已經能做到這件事，但缺點就是需要不斷地對準太陽。常見方式是將集中器朝向陽光的入射角度傾斜。但如果要讓如此複雜且體積龐大的太陽能板精確地移動，不論是成本費用或可靠性問題（風力負載程度）都非常令人頭痛。

因此，Insolight 團隊發展出一套獲得專利認證的技術：微型追蹤系統（microtracking）。這種創新的技術讓集中器維持在固定的位置，就能追蹤來自所有方位的陽光，且安裝方式和傳統的太陽能板一樣簡易。

Insolight 研發出一種薄而透明的塑膠製光學層，它能將陽光引導到幾小塊效率極高的太陽能電池上（用於航太領域，但成本很高）。每天只需挪動幾公厘，就能全程利用太陽光能來發電，而不用考慮太陽移動時的入射角度變化。這塊以射出成型方式製造的透明板子由許多透明半圓小透鏡組成，這些小套件組成放大鏡網路，再套上金屬框架，用來對準基板上一塊塊只有數平方公厘大小的高效太陽能電池。

透鏡把陽光引導到占地小但效率高的太陽能電池上。圖片來源：Insolight 影片截圖。

其實，世界各地有好幾個實驗室都在開發類似的系統，不過 Insolight 團隊 CTO 馬修·艾克曼（Mathieu Ackermann）認為自家產品最大的差異在於：「一開始就把所有組件設計成可輕易大規模生產。」因為它與傳統太陽能電池板的安裝方式無異，只要以標準方式安裝即可。Insolight 指出這種新型的太陽能電池目前已進入產品測試的階段，期待不久的未來就能進入市場量產階段。