染敏纖維布 要讓潮服也能發電 衣料轉換太陽能 掀起紡織新革命

管理學教授Kim與Mauborgne的著作「藍海策略」,是發掘「冷門市場」價值的代表性作品,而台灣大眾也對藍海一詞十分熟悉;至於目前的冷門市場中,還有哪些技術值得關注,其中染料敏化太陽能電池(簡稱染敏)就是其中之一。

大至模仿小鳥所發明的飛機,小到模仿植物所發明的魔鬼氈,生活中許多帶來便利的科技,都是從模仿大自然而產生;染敏也不例外。

早在人類利用砂子、礦物發明半導體太陽能電池以前,甚至恐龍出現在地球前,綠色植物的葉綠素就從演化過程中變成太陽能發電器,也就是利用吸收陽光所轉換而成的電子行光合作用。

染敏的染料,就是一種模仿葉綠素的發明,只是染敏裡的染料把電子,透過電池的形式給出能量;而隨著染敏的發展,科學家開發出各式各樣長得像、或長的不像葉綠素的化學分子。

從專利相關的科技指標上分析,染敏已被發明30年,現在染敏與大部分的太陽能電池技術一樣,算是十分成熟的技術。但染敏無法在市場上與矽晶太陽能電池競爭的原因,主要是太陽光轉換成電能的效率。

雖然染敏在壽命的表現上已可與其他太陽能電池匹敵,但因染敏的效率較低,無法取代矽晶太陽能電池在主流市場(太陽能發電廠和屋頂式太陽能板)的地位。

但是,染敏具有矽晶等種類太陽能電池沒有的優勢,也就是透明與可彎曲,因此相關的應用就會是染敏的藍海。

染敏可取代Low-E玻璃(低輻射)。目前Low-E玻璃已是台灣豪宅必備的建材。

依不同需求在傳統玻璃鍍上各種鍍膜材料時,Low-E玻璃能選擇性的過濾照進室內的陽光,把會發熱的紅外線和會傷害人體的紫外線,以反射的方式留在室外。

被Low-E玻璃反射的熱能,可能在都市建築物間相互反射,累積而增加室外溫度,讓都市附近溫度比郊外高,這稱為熱島效應,會更加重冷氣用電的負擔。

以色列的3GSolar公司已開發出適合裝設在玻璃建材上的染敏。

陽光照射在染敏玻璃建材上,可以選擇性的利用各種染料,把讓室內發熱的紅外線和會傷害人體的紫外線吸收,轉換成可利用的電能,既可以保持室內溫度的陰涼,只讓可見光色調進入室內,又不會像Low-E玻璃造成熱島效應。

2014年,上海復旦大學的科學家成功將染敏做成可織成布的纖維,穿上這種纖維織成的衣服,全身上下都能發電;但這和目前時裝品牌Tommy Hilfiger或Silver Lining販售的穿戴式太陽能電池,有本質上的不同。

Tommy Hilfiger或Silver Lining的產品僅能盡量利用服裝的前衛設計感,讓穿在身上的太陽能「板」看起來不太突兀,但終究是好幾塊「板」掛在身上。

若能讓太陽能電池織起來的整件衣服都發電,此時衣服的設計就能擺脫太陽能板形狀的束縛,加大發電的面積,進而增加太陽能衣的實用性,未來就有可能會掀起一場紡織新革命。