可列印且有彈性的有機太陽能板

有機光電不像是你過去看到的太陽能板，它是用可溶解性的化合物墨水所做成的，因此可以用簡單的技術將之列印或塑模出來。生產出來的薄膜產品不但很輕、有彈性、半透明，還能將太陽能轉換為電力。漢娜柏克史圖莫向我們說明它們是如何製作的，以及它們會如何改變我們世界的供電方式。

各位可能有注意到，
我穿了兩隻不同的鞋子。

看起來可能很古怪－－

感覺起來肯定還更古怪－－

但我想要表達一個論點。

假設說我的左腳鞋子
符合碳足跡永續經營，

意思就是說，我們人類
消耗的自然資源

比地球重新生成的量更少，

且釋放出的二氧化碳也比
我們的森林和海洋能吸收的量更少。

這是一種穩定且健康的狀況。

現今的情況比較像我的另一隻鞋子。

它生產的方式對環境影響相當大。

在 2017 年８月２日，

我們就已經把該年地球能重新
生成的所有資源都消耗完了。

這就像是在一個月的 18 號
就把你所有的錢花光了，

接著剩下的時間就需要
用銀行發的信用卡。

當然，你可以連續幾個月都這麼做，

但如果你都不改變你的行為，

遲早，你會有大麻煩。

我們都知道這種過度使用
所造成的破壞性影響：

全球暖化、

海平面上升、

冰河和極冰溶化、

氣候越來越極端等等。

這個問題的巨大程度，讓我很挫折。

讓我更挫折的是，
這個問題是有解決方案的，

但我們卻持續做過去一直在做的事。

今天，我想和各位分享

一種新的太陽能技術如何能夠
協助達成建築物的永續未來。

我們的總能源需求中
有 40％ 是被建築物所消耗的，

若能減少這種消耗，

將能讓氣候排放顯著下降。

依據永續原則設計的建築物

能夠產生它自己所需要的所有電力。

要達成這個理想，

先得要盡可能減少消耗，

比如使用隔熱效果
很好的牆壁或窗戶。

在商業上已經有在使用這些技術了。

接著，你需要能源
來供應熱水和暖氣。

你可以從太陽取得再生能源，

包括用太陽熱能的裝置，

或用熱泵從地面與空氣取得能源。

這些技術都是可行的。

還剩下的，就是對電力的需求。

原則上，有幾種方式
可以取得再生電力，

但你見過幾棟建築物，
在屋頂上有裝設風車？

或在花園裡有裝設水力發電廠？

可能沒有幾棟，
因為通常這並不合理。

但太陽向我們的屋頂和建築物表面
提供了大量的能源。

從建築物外牆取用這些
能源的潛力是非常大的。

咱們用歐洲來當例子。

如果你可以利有所有理想的
日照方向區域，

且它們沒有被過度遮蔽，

太陽光電產生的電力，

相當於我們總能源需求的 30％。

但現今的太陽光電有一些問題。

它們有不錯的成本效益比率，

但在設計上卻缺乏彈性，

這對美感而言是一項挑戰。

對於建築物上的太陽能板，

大家心中的想像通常是這樣的。

在太陽能農場可能是可行的，

但如果要用在建築物、街道、大樓，

美感是很重要的。

這就是為什麼現今我們不會
在建築物上看到很多太陽能電板。

它們很不搭調。

我們的團隊正致力於一種
不同的太陽能板技術，

它叫做有機太陽光電，簡稱 OPV。

「有機」這個詞的意思是

用來吸收光以及進行載子傳輸的材料

是以碳元素為主，

而不是金屬。

我們將聚合物混合，

以不同的重覆單位組成，

就像珍珠鏈的珍珠一樣，

還有一個形狀像是足球的小型分子，

它叫做球碳。

這兩種化合物被混合起來，
溶解成為墨水。

就像墨水一樣，

它們可以用簡單的印刷技術印刷，

例如在柔性基材上以連續的
卷對卷工藝進行槽模塗佈。

由此產生的薄層是活動層，

吸收太陽的能量。

這個活動層的效率相當高。

只需要 0.2 微米的厚度，

就能吸收太陽的能源。

這厚度是一根頭髮的百分之一。

再舉一個例子，

拿１公斤的基礎聚合物，

用它來配製出反應墨水。

這墨水的量，

可以印出一整個
美式足球場大小的太陽能板。

所以，OPV 的材料效能非常好，

若要談永續，這是個很重要的關鍵。

在列印流程序之後，

你可以產出一個
像這樣的太陽能組件…

它看起來有點像是保鮮膜，

實際上也有許多保鮮膜的特性。

它很輕…

它可以彎曲…

且它是半透明的。

但它能取得戶外太陽的能源，

以及室內光的能源，

各位看到的這個就是個
小型的發光 LED。

你可以用它的塑膠形式，

享受它的好處：
很輕的重量和可彎曲性。

第一項好處對較溫暖地區的
建築物是很重要的。

在這些地方，屋頂的設計
無法承受額外的重量。

比如，它們不會設計來
承受冬天的降雪。

所以，不能用沉重的
矽太陽能板來取得光線，

但這些輕量的太陽能箔片非常適合。

彎曲性也很重要，

因為你可以把太陽能板
和建築膜材做結合。

想像一下，雪黎歌劇院的
帆形屋頂變成了發電廠。

或是，你可以把太陽能箔片

與玻璃等傳統建築材料結合使用。

反正許多玻璃牆的構件都含有箔片，

用它來打造夾層式安全玻璃。

在生產過程中再加上
第二層箔片並不難，

但當建築物的外牆構件
包含了太陽能板時，

就能產生電力。

除了很好看以外，

這些整合式的太陽能板
還有兩項益處。

還記得剛剛我們看到
加在屋頂上的太陽能板嗎？

在那個例子中，需要先安裝屋頂，

太陽能板則是第二層。

因此安裝的成本會增加。

若改成整合式的太陽能板，

在建地就只要安裝一項構件，

它既是建築物外牆，

也是太陽能板。

除了能省下安裝成本，

也能節省資源，

因為兩種功能被結合
在一個構件當中。

早先，我有談到光學。

我真的很喜歡這種太陽能板－－

也許你有不同的品味
或不同的設計需求…

不成問題。

只要有列印程序，

太陽能板的形狀就能任意改變，
設計上也非常容易。

這就能提供更大的彈性給建築師、

規劃師，以及建築物擁有人，

依照他們的想法
來整合這項發電技術。

我想要強調，這並不只是
在實驗室中測試的技術。

會需要數年的時間
才能被大規模採用，

但我們處在商業化的邊緣，

意思就是，有幾間公司都有生產線了。

它們正在增加產能，

我們則是在墨水上努力。

（鞋子落下）

足跡比較小的這雙舒服多了。

（笑聲）

它的尺寸吻合，尺碼正確。

對於能源消耗，我們得要
回到對的尺碼上。

讓建築物碳中合也是很重要的。

在歐洲，

我們的目標是要在 2050 年
把新建的建築物都脫碳。

我希望有機光電會扮演重要的角色。

以下是幾個例子。

這是有機太陽能板
第一次做商業性裝設。

「商業性」的意思是，太陽能板
能在工業設備上列印出來。

這個「太陽能樹」是 2015 年米蘭

世界博覽會中德國展示館的一部分。

在白天，它能遮陽，

在晚上則提供光照所需要的電力。

你們可能會納悶，為什麼
太陽能板要用六角形的？

答案很簡單：

建築師希望地板上要有
特定的陰影圖案，

便要求用六角形，

於是就照著需求列印出來了。

雖然距離實際量產還有一段路要走，

但它讓參訪的建築師們
著迷且充滿想像的程度，

遠超過我們的預期。

這是另一個應用，
更接近我們想要做到的

專案計畫和應用。

這是巴西聖保羅的一棟辦公室大樓，

半透明的 OPV 板
被整合到玻璃帷幕上，

滿足了不同的需求。

首先，它們能為玻璃
後方的會議室遮陽。

第二，公司的標誌可以
用創新的方式呈現。

當然，還能產生電力，

減少這棟大樓的能源足跡。

這會引領我們走向新的未來，

建築物不再是能源的消費者，

而是能源的提供者。

我想要看到太陽能板

能被無縫整合到我們的建築外殼上，

這麼一來，既有高資源
效益，又賞心悅目。

在屋頂方面，矽太陽能板
將會是個很好的解決方案。

但若要發揮它的潛力，
就要應用在建築外牆及其它領域，

比如半透明領域、

曲面，以及陰影遮蔽，

我相信，有機光電
會提供相當大的貢獻，

且它的形式能依照建築師
和規劃師的需求來設計。

謝謝。

（掌聲）