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發展中國家市場潛力大 創新太陽能板改變生活

發展中國家太陽能板

香港地少人多,在同一位置上住的人口比其他城市多,房屋只能向上發展,而每個人能分得到的居住空間極少。

跳出香港,在某些發展中國家裡,即使人民的平均收入可能只有香港人的數十分之一,但他們以家庭為單位,合眾人之力成功購買數千呎多層洋房的成功例子比比皆是。雖然幾代人住在一棟洋房裡,但他們的人均居住空間依然比香港人高。

在經濟結構不完整、城市化誘因欠奉的國度裡,地點因素對房屋價值的影響力不算太大,相反房屋的用料、手工、治安等因素反而比較受當地人重視。因此,首先購入用料較差的單位,其後再慢慢改善房屋設計(發展中國家對建築要求不是十分嚴謹)、購入傢居及完善區內設施,是不少當地家庭的做法。

這種模式讓發展中國家的市場反而比城市人「對家居生活更有要求」,他們願意投放資金去改善居住生活(研究顯示,城市人更喜歡花費在個人娛樂上),為家居設備引伸出巨大的商機。

創新太陽能板

外國不少人都會選擇在屋頂蓋上太陽能板。太陽能板能為住戶減省用電,並且在供電不穩定的環境裡提供可靠的能源。另外,因為生活成本不高,住戶情願購買價錢貴但實用的太陽能板,因此大品牌進入發展中國家市場時,價錢無須作出調整。太陽能板的市場之大,連Elon Musk也銳意發展。

雖然太陽能板已發明了好幾十年,但矽板體積依然龐大、昂貴且效能低。這些基本限制,令這種傳統光伏電池未能好好發揮從陽光吸收能量的功能。

以往一般矽晶太陽能電池主要採集由紫色到紅色一系列的可見光,因此它只能將陽光中約32%的能量轉化為電力。近日,麻省理工學院的科學家團隊設計了一種與別不同的太陽能設備。這種設備能夠利用創新的工程技術和先進的材料,先將陽光轉化為熱能,再將其轉換回光能,但光能只會被限制在太陽能電池可以使用的頻譜裡,因此能夠大大提高產出太陽能的效率。

製造這件太陽能板最重要的步驟,就是要開發一個吸收發射裝置(absorber-emitter),它可以作為太陽能電池上的光漏斗。吸收層由黑色固體碳納米管製成,能採集陽光中的所有能量,並將大部份能量轉化成熱能。當溫度達到1000℃左右時,相鄰的發光層便會將能量轉換回光,這時大部份能量將收窄至光伏電池可吸收的波段。

發射器由光子晶體製成,並以納米尺寸設計,能限制哪些波長的光可以通過發射器。另外,它亦加設了一個專業光學濾波器,以傳送經挑選的光能,同時能將幾乎所有不可用的光子反射回來。這種「光子回收」系統能製造更多熱能,產生更多光讓太陽能電池吸收,從而提高系統的效能。

然而,麻省理工學院團隊採用的方法也有一些缺點,例如某些組件的成本相對較高,而且設備目前只能在真空環境中運作。但隨著其效能不斷提高,成本有望能隨之而下降。「現在,我們已更加了解怎樣才能達至更高效能,因此能進一步改良設備的組件。」負責領導這一項工作的副教授王寧怡說。現時設備仍處於起步階段,運行效能只有6.8%,但相信經過各種改進後,效能可比傳統光伏電池高出兩倍。

此外,由於熱能比電力更容易存儲,因此可以將裝置產生的過剩熱能轉移到熱能存儲系統。這樣的話,即使沒有陽光,設備仍然可以用來發電。如果研究人員能將系統與存儲設備結合,並繼續提高其效能,這個系統將來便能為發展中國家提供既清潔、又便宜,而且能持續發電的太陽能。

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