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三机一体光电玻璃。[1] 原图链接]

三机一体光电玻璃，为集自动清洁、发电、隔热三种功能于一身的绿能建材玻璃，它的结构类似三明治，由两片包夹著奈米光触媒涂层（清洁）、中为光电元件 （太阳能发电）、后为隔热层 （同时反射光回去从而提高发电量）。可成功阻隔紫外线与红外线，并降低室内温度。此建材已实际用于捷运大安森林公园站、花博美国馆等处。

概述

发电、自洁、隔热

目前市面上有一种太阳能透光模组，兼具透光与吸收阳光的发电功能，然其不具隔热效果，本身在太阳光照射后，会经由热传导而造成室内温度过高，浪费空调电力。为了提升实用性，并使现有的太阳能透光模组具多功能，台湾科技大学营建系副教授杨锦怀带领的研究团队，已研发出全世界第一片结合自洁、发电、隔热等多功能的三机一体光电玻璃。

三机一体光电玻璃除了透光，本身还具发电、自洁、使室内外温差达15℃的隔热功能，是具有环保、节能概念的绿建材。该产品不但取得中国大陆、台湾、日本、美国、德国等多国专利，也引起日本光电产业重视，于2009年东京光电展中荣获最具潜力的太阳能产品。

绿能建材玻璃

三机一体光电玻璃的重量约为强化玻璃的 2~3 倍，厚度20馀毫米（一般建材用的强化玻璃为8毫米），其主要特殊结构包含：奈米光触媒层、可发电矽薄膜层及隔热层。奈米光触媒层是涂在三机一体光电玻璃表面，当光触媒表面吸收紫外光后，会将附近水分子游离出来的氢氧离子（OH-）氧化成氢氧自由基（·OH）。氢氧自由基活性大，若遇到由碳、氢、氧组成的有机物，会夺取其电子，打断有机分子的键结。一般污染物多半是有机物，分解后即成为水及二氧化碳，达到自我洁净作用。

三层特殊构造。原图链接

节能效益

特殊构造

三机一体光电玻璃由外而内主要有：涂布在玻璃表面的奈米光触媒层、夹在两层玻璃之间的可发电矽薄膜层及位于空气层中间的高反射率隔热膜层。阳光穿透玻璃时，使矽薄膜层发电，而高反射层会反射光线，使阳光再次被矽薄膜层吸收而二次发电，增加发电效能。

可发电矽薄膜层

可发电矽薄膜层是将具透光性的非晶矽半导体镀在两片玻璃之间。而最外一层玻璃是使用透光率较一般玻璃高出一成的低铁玻璃。当阳光穿透玻璃，照到非晶矽半导体上时，就会激发其上的电子产生电能。此外，为了增加隔热功能，光电玻璃在前后玻璃之间增加空气层及高反射率的隔热膜。空气层与隔热膜除了具隔热效果外，反射回去的光波经过矽薄膜层时，又能进行二次发电，提升发电效率。

大幅提升发电效能

台湾科技大学营建系副教授杨锦怀表示，提高发电功率主要从两方面著手，一是可发电矽薄膜层从原先的只镀一层变成两层，亦即直接在两片玻璃之间镀双层矽薄膜层，此法可使电功率上升至80瓦。另一个是高反射率隔热膜材质的改良，他们试验多种材质，最后终于找到对红外线和紫外线反射率特别高的材质，可使其穿透率几乎为零，但让较多可见光穿透，这样使发电功率再提升至每平方公尺88瓦。

家户发电自给自足

三机一体光电玻璃为了达到发电效能，必须降低玻璃的透光率，目前只能做到 30% 的透光率（一般玻璃是 60 ~ 80%），不过在节能减碳的环保意识下，该产品仍有市场性。现阶段三机一体光电玻璃主要推广到大型建物或公共建筑上，未来希望能普及到一般家庭，实现家家户户发电自给自足的想法。

自动清洁

光触媒作用

光触媒吸收阳光后，表面的电子会因吸收足够能量脱离，而形成带正电的电洞。电洞会夺取水分子游离出来的氢氧基的电子，使氢氧基成为氢氧自由基，后者可将有机物分解成水及二氧化碳，达到自我洁净功效。

隔热效果

三机一体光电玻璃目前一平方公尺的发电功率有 88 瓦，而隔热效果方面，在实验用的玻璃监测屋中，于不开空调和不通风的条件下，三机一体光电玻璃屋和一般强化玻璃屋相比，两者室内温差于中午时可高达 15℃ 左右；若室外温度 36℃，室内空调温度设为 26℃，则冷气耗电至少能节省 40% 以上。此外，光电玻璃所产生的电力还可与台电并联使用，降低对台电的电力需求。

市场前景

专利及商品化

三机一体光电玻璃在2007年就已申请专利，专利范围是在利用各种光反射原理增加发电力与隔热功能。不过，当时的发电效能低，隔热效果也不好，产品迟迟未能量产。直到2008年做了些改良，才使每平方公尺的发电功率从原先的 50 瓦提升至 88 瓦，隔热效果也提高，且使用寿命延长，大大提升实用性，因此开始商品化。

2008-01-03第二届全国氢能与燃料电池学术研讨会在台科大登场，会中邀请各大学发表节能研究成果，其中目前在进行产学技转的三机一体太阳能光电玻璃节能建材最受注目。台科大教授杨锦怀展示自洁隔热发电三机一体的太阳能光电玻璃等多项节能建材，每平方米每月可发电七度。台科大表示，这种太阳能光电玻璃可利用于大楼的玻璃帷幕上，也可应用在大型建物的采光罩或一般透天厝的屋顶光电板上。主要的设计是将传统的吸光板制作成一块块的玻璃，省去封装等繁杂技术，施工比较便利。

台科大教授杨锦怀说，每平方米建材及施工价格是八千至一万六千元，经济部能源局目前提供施工总金额的一半金额补助。加装吸光玻璃的住户或大楼，如加装与台电电力系统并联的设备（约为节能建材施工的五分之一价格），就可不另装电池，每月每平方米可产生至少七度的电力，住户和大楼可透过与台电订定契约，将未用完的残留电再卖给台电。

经济部能源局补助

假设一栋建物的采光罩，使用三百平方米的三机一体节能光电玻璃，建材施工费用以每平方米一万元计价，共计三百万元，目前经济部能源局补助一半，建筑物主实际付约150万元。另外装设与台电系统的并联转换设备约300万元的1/5，即60万元，所以建物主共需花费210万元的费用。

由于每平方米有七度的发电，电费每度3元，以平方300米的面积来算，一个月可省下6300元，推估一年约75600元，28年可以回本。明道大学则推出氢能车，已发展到第四代，参与的学者张奇龙说，氢能车是利用氢电池带动车子的动力，完全无污染，但目前造价仍偏高，一颗电池就要上百万元，未来盼能发展出更便宜及轻便的车子，校方计画年底推出第5代改良车。

太阳能节能屋

现在，三机一体光电玻璃已经应用在马来西亚的光电牌楼、新光集团吴家阳明山别墅、高雄县龙兴国小太阳能光电采光屋顶，以及由台湾科技大学与内政部合作建造的太阳能节能屋“MEGA HOUSE”，而 2010 台北国际花博展美国馆也采用三机一体光电玻璃。杨锦怀表示，目前该产品每平方公尺的价格介在新台币 1 万-1.5 万元之间，相较于强化玻璃的3000元，虽然贵了3-5倍，然而因具有发电、省能、自洁功能，预计八年左右即可回收成本。将来若需求量大增，价格还有机会降低一半以上，是相当具潜力、值得推广的环保节能产品。

影片

科创讲堂：绿能科技【太阳能节能玻璃陪您过省电与环保的生活／杨锦怀教授】