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三機一體光電玻璃。[1] 原圖鏈接]

三機一體光電玻璃，為集自動清潔、發電、隔熱三種功能於一身的綠能建材玻璃，它的結構類似三明治，由兩片包夾著奈米光觸媒塗層（清潔）、中為光電元件 （太陽能發電）、後為隔熱層 （同時反射光回去從而提高發電量）。可成功阻隔紫外線與紅外線，並降低室內溫度。此建材已實際用於捷運大安森林公園站、花博美國館等處。

概述

發電、自潔、隔熱

目前市面上有一種太陽能透光模組，兼具透光與吸收陽光的發電功能，然其不具隔熱效果，本身在太陽光照射後，會經由熱傳導而造成室內溫度過高，浪費空調電力。為了提升實用性，並使現有的太陽能透光模組具多功能，台灣科技大學營建系副教授楊錦懷帶領的研究團隊，已研發出全世界第一片結合自潔、發電、隔熱等多功能的三機一體光電玻璃。

三機一體光電玻璃除了透光，本身還具發電、自潔、使室內外溫差達15℃的隔熱功能，是具有環保、節能概念的綠建材。該產品不但取得中國大陸、台灣、日本、美國、德國等多國專利，也引起日本光電產業重視，於2009年東京光電展中榮獲最具潛力的太陽能產品。

綠能建材玻璃

三機一體光電玻璃的重量約為強化玻璃的 2~3 倍，厚度20餘毫米（一般建材用的強化玻璃為8毫米），其主要特殊結構包含：奈米光觸媒層、可發電矽薄膜層及隔熱層。奈米光觸媒層是塗在三機一體光電玻璃表面，當光觸媒表面吸收紫外光後，會將附近水分子游離出來的氫氧離子（OH-）氧化成氫氧自由基（·OH）。氫氧自由基活性大，若遇到由碳、氫、氧組成的有機物，會奪取其電子，打斷有機分子的鍵結。一般污染物多半是有機物，分解後即成為水及二氧化碳，達到自我潔淨作用。

三層特殊構造。原圖鏈接

節能效益

特殊構造

三機一體光電玻璃由外而內主要有：塗佈在玻璃表面的奈米光觸媒層、夾在兩層玻璃之間的可發電矽薄膜層及位於空氣層中間的高反射率隔熱膜層。陽光穿透玻璃時，使矽薄膜層發電，而高反射層會反射光線，使陽光再次被矽薄膜層吸收而二次發電，增加發電效能。

可發電矽薄膜層

可發電矽薄膜層是將具透光性的非晶矽半導體鍍在兩片玻璃之間。而最外一層玻璃是使用透光率較一般玻璃高出一成的低鐵玻璃。當陽光穿透玻璃，照到非晶矽半導體上時，就會激發其上的電子產生電能。此外，為了增加隔熱功能，光電玻璃在前後玻璃之間增加空氣層及高反射率的隔熱膜。空氣層與隔熱膜除了具隔熱效果外，反射回去的光波經過矽薄膜層時，又能進行二次發電，提升發電效率。

大幅提升發電效能

台灣科技大學營建系副教授楊錦懷表示，提高發電功率主要從兩方面著手，一是可發電矽薄膜層從原先的只鍍一層變成兩層，亦即直接在兩片玻璃之間鍍雙層矽薄膜層，此法可使電功率上升至80瓦。另一個是高反射率隔熱膜材質的改良，他們試驗多種材質，最後終於找到對紅外線和紫外線反射率特別高的材質，可使其穿透率幾乎為零，但讓較多可見光穿透，這樣使發電功率再提升至每平方公尺88瓦。

家戶發電自給自足

三機一體光電玻璃為了達到發電效能，必須降低玻璃的透光率，目前只能做到 30% 的透光率（一般玻璃是 60 ~ 80%），不過在節能減碳的環保意識下，該產品仍有市場性。現階段三機一體光電玻璃主要推廣到大型建物或公共建築上，未來希望能普及到一般家庭，實現家家戶戶發電自給自足的想法。

自動清潔

光觸媒作用

光觸媒吸收陽光後，表面的電子會因吸收足夠能量脫離，而形成帶正電的電洞。電洞會奪取水分子游離出來的氫氧基的電子，使氫氧基成為氫氧自由基，後者可將有機物分解成水及二氧化碳，達到自我潔淨功效。

隔熱效果

三機一體光電玻璃目前一平方公尺的發電功率有 88 瓦，而隔熱效果方面，在實驗用的玻璃監測屋中，於不開空調和不通風的條件下，三機一體光電玻璃屋和一般強化玻璃屋相比，兩者室內溫差於中午時可高達 15℃ 左右；若室外溫度 36℃，室內空調溫度設為 26℃，則冷氣耗電至少能節省 40% 以上。此外，光電玻璃所產生的電力還可與台電並聯使用，降低對台電的電力需求。

市場前景

專利及商品化

三機一體光電玻璃在2007年就已申請專利，專利範圍是在利用各種光反射原理增加發電力與隔熱功能。不過，當時的發電效能低，隔熱效果也不好，產品遲遲未能量產。直到2008年做了些改良，才使每平方公尺的發電功率從原先的 50 瓦提升至 88 瓦，隔熱效果也提高，且使用壽命延長，大大提升實用性，因此開始商品化。

2008-01-03第二屆全國氫能與燃料電池學術研討會在台科大登場，會中邀請各大學發表節能研究成果，其中目前在進行產學技轉的三機一體太陽能光電玻璃節能建材最受注目。台科大教授楊錦懷展示自潔隔熱發電三機一體的太陽能光電玻璃等多項節能建材，每平方米每月可發電七度。台科大表示，這種太陽能光電玻璃可利用於大樓的玻璃帷幕上，也可應用在大型建物的採光罩或一般透天厝的屋頂光電板上。主要的設計是將傳統的吸光板製作成一塊塊的玻璃，省去封裝等繁雜技術，施工比較便利。

台科大教授楊錦懷說，每平方米建材及施工價格是八千至一萬六千元，經濟部能源局目前提供施工總金額的一半金額補助。加裝吸光玻璃的住戶或大樓，如加裝與台電電力系統併聯的設備（約為節能建材施工的五分之一價格），就可不另裝電池，每月每平方米可產生至少七度的電力，住戶和大樓可透過與台電訂定契約，將未用完的殘留電再賣給台電。

經濟部能源局補助

假設一棟建物的採光罩，使用三百平方米的三機一體節能光電玻璃，建材施工費用以每平方米一萬元計價，共計三百萬元，目前經濟部能源局補助一半，建築物主實際付約150萬元。另外裝設與台電系統的併聯轉換設備約300萬元的1/5，即60萬元，所以建物主共需花費210萬元的費用。

由於每平方米有七度的發電，電費每度3元，以平方300米的面積來算，一個月可省下6300元，推估一年約75600元，28年可以回本。明道大學則推出氫能車，已發展到第四代，參與的學者張奇龍說，氫能車是利用氫電池帶動車子的動力，完全無污染，但目前造價仍偏高，一顆電池就要上百萬元，未來盼能發展出更便宜及輕便的車子，校方計畫年底推出第5代改良車。

太陽能節能屋

現在，三機一體光電玻璃已經應用在馬來西亞的光電牌樓、新光集團吳家陽明山別墅、高雄縣龍興國小太陽能光電採光屋頂，以及由台灣科技大學與內政部合作建造的太陽能節能屋「MEGA HOUSE」，而 2010 台北國際花博展美國館也採用三機一體光電玻璃。楊錦懷表示，目前該產品每平方公尺的價格介在新台幣 1 萬-1.5 萬元之間，相較於強化玻璃的3000元，雖然貴了3-5倍，然而因具有發電、省能、自潔功能，預計八年左右即可回收成本。將來若需求量大增，價格還有機會降低一半以上，是相當具潛力、值得推廣的環保節能產品。

影片

科創講堂：綠能科技【太陽能節能玻璃陪您過省電與環保的生活／楊錦懷教授】