〈工業技術資訊月刊〉染敏電池打造智慧城市願景

※來源:工研院
染敏電池電動窗簾不需另外佈線或安裝電池,利用環境光源就能100%發電,為智慧家電的應用開創 新動能。(台塑公司提供)
染敏電池電動窗簾不需另外佈線或安裝電池,利用環境光源就能100%發電,為智慧家電的應用開創 新動能。(台塑公司提供)

陽光普照的南臺灣隨處可見太陽能板,但是少有人知道,有一種叫「染敏電池」的太陽能技術,只要 3 根蠟燭的光線就可以發電,讓台塑公司投入 10 年布局這項新技術。

台塑公司位在高雄的仁武廠,藏著一樣能讓石化業龍頭與物聯網產生關聯的秘密武器-染敏電池,它不需要高照度太陽光,只要 3 根蠟燭的微弱光線就可以產生電力,室內壽命長達 8 至 10 年。這樣的特性,特別適合需要長時間供電的物聯網感測器。台塑公司及工研院花費 10 年研發這項次世代太陽能電池技術,未來將可與智慧家庭、智慧城市的運用結合,為臺灣的綠能產業揭開嶄新的一頁。

看好染敏電池潛能 投入研發能量

台塑公司董事長林健男指出,「綠能環保不僅是社會的共識,也是產業未來發展的趨勢。」台塑公司協理洪萬墩表示,以石化產業起家的台塑公司,希望能為公司開拓新動能,因此很早就開始投入綠能事業的開發。

2010 年,台塑公司開始布局太陽能事業,當時便鎖定染敏電池作為研發項目。「一方面是因為染敏電池是一種化學太陽電池,較接近台塑母公司的化工產業,跨入障礙較少;另一方面相較於已研發成熟、有眾多廠商競爭的矽晶、薄膜太陽能電池,染敏電池的市場仍具潛力,」洪萬墩說明台塑公司選擇投入開發染敏電池的原因。

但投入研發後挑戰接踵而來,「當時國內並沒有研發成熟的相關技術,我們基本上是從無到有、經過上千次的實驗,自己做出所有階段所需的材料,才催生出染敏電池。」

後來台塑公司發現,當時工研院研發染敏電池已邁入第三年,對於國內外專利、技術有相當程度的分析,也初步進行模組技術的開發,因此決定與工研院攜手合作,共同研發。

工研院綠能與環境研究所所長胡耀祖表示,染敏電池可以從環境中微量光源採集能量,並轉換成電力,再加上能供應小電力的特性,舉凡環境監控、水質感測、居家安全等,甚至可與建築物結合,用途十分廣泛。工研院現已掌握超過 40 件的染敏電池專利,從材料、製程、設備等上下游技術也可以完全一條龍包辦,在技術的掌握上可以做到完全自主,將成為臺灣廠商投入量產的最大助力。

瞄準電動窗簾市場 推出創新產品

染敏電池的應用也是經過一波三折的轉變。台塑公司原先鎖定應用於戶外市場,經過測試後,發現在戶外使用壽命太短,無法與矽晶電池競爭。所幸後來物聯網技術(IoT)應用興起,眾多設備皆加裝感測器,感測器需穩定的供電才能發生效益,很適合使用染敏電池,因此在室內領域找到應用曙光。

經過工研院多年的研究,染敏電池在弱光下的光電轉化效益達到 16%,室內常溫的使用壽命可達 8 至 10 年之久。2018 年台塑公司與工研院攜手進駐沙崙綠能科學城綠能科技示範場域,建置新一代染敏電池試量產線,預計年產量將達到 12 萬片,同時也在 10 個以上的場域進行實際測試,作為未來開發應用產品的參考。而台塑公司亦將高雄仁武廠區設定為量產基地,目前已進行場地整建、設備配置等初步規劃,未來將視市場上實際的需求投入生產。

為了在市場上推出實際應用產品,台塑公司與工研院合作針對染敏電池特質,以智慧家電的概念推出「染敏電池電動窗簾」。

「一般拉繩窗簾常常造成兒童意外事故,歐美各國陸續規範嚴格的窗簾安全標準,美國更從 2018 年開始,於學校等公共場所禁止使用拉繩窗簾,歐盟也將跟進在 2020 年實施,」洪萬墩表示。根據窗簾業者表示,美國有將近四分之一的住戶安裝電動窗簾,以 2015 年美國家庭戶數 1.17 億戶計算,估計光是美國市場便有 2,925 萬戶安裝電動窗簾,顯示電動窗簾的市場商機潛力無窮。

染敏電池電動窗簾有別於一般的電動窗簾,不需另外佈線或安裝電池,只需要環境光源就能發電,達到 100% 自主供電的成效,且台塑公司與工研院合作後,也加入智慧家電的想法,使用者能以手機輕鬆在遠端操控開關、光線亮暗度。

「我們希望藉由染敏電池技術的導入應用,讓消費者輕鬆實現綠能環保的願景,未來無線感測器可進一步結合室內空氣品質監測、溫濕度控制、安全防盜、醫院指引看診等應用,為使用者量身訂作的客製化智慧家庭系統,甚至擴大在智慧城市的運用,迎向全方位的綠能智慧生活環境,」洪萬墩期待地表示。

染料敏化電池。
染料敏化電池。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 337 期 2020 年 1 / 2 月號,未經授權不得轉載。


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