07 光能驅動智慧節能窗

單位：台灣大學-化工系

隊長：陳威凱

隊員：李權倍、徐志宇

團隊介紹

本團隊由何國川教授帶領，何老師擁有專業的電化學知識，多年來致力於電致色變材料與系統以及染料敏化太陽電池方面的研究。而隊員們的研究主題也分別針對此兩種領域進行設計與開發，在老師帶領下，無論在學術領域或產業合作都具有經驗。我們也因為這次機會，組成一個團隊，結合兩方面的專業，以創新思考為主嘗試開發出多功能的創意作品，使本團隊成員腦力激盪並相互學習。

創作動機

由於人類過度使用地球資源帶來的能源危機，使得開發再生能源及節能技術成為當務之急，以求達到環境與人類永續發展。再生能源方面以太陽能最受到注目，無論是技術發展過程或未來前瞻性都已受到各界關注。而在節能方面，變色材料亦可開發具有節能作用的智慧窗戶以取代傳統窗戶，可有效阻擋熱源，進而減少空調使用，達到節約能源目的，這也是所謂的無窗簾時代。因此，本研究作品的創作動機主要是結合太陽能源發電與變色節能技術，開發出「光能驅動智慧節能窗」，同時達到發電與節能少碳之功用，將此概念應用至窗戶玻璃，無須外加能源，只要照光便能同時提供電能與改變顏色調節光入射量，具有對抗能源危機的優勢。

太陽能電池測試

創作過程

首先組裝一個染料敏化太陽能電池，在電池照光後，將電池兩極連接電致色變窗戶。舉建築為例，我們可將電致色變窗戶安裝於所需要的位置，面對戶外。而窗戶外部，其上緣將建材加以延伸出去，製作一個類似

元件去色測試

元件著色測試

遮陽板的平台放置太陽電池。使用時，白天太陽光照射至太陽電池時，可切換線路開關，將線路導通至電致色變窗戶，此時窗戶夾層內的電致色變材料會接收到電子，產生電化學反應將窗戶著色，便能在太陽光強的時候，將入射光減低，使室內溫度變低，而達到節能效果，且無須施加其他能源。此外，該線路也可導通至其他需要電能的設備，當作一般太陽電池的發電使用。若欲將窗戶變回原本的淺色狀態，可以等到太陽下山沒有電能提供後，或是可以直接切換電路，將電路反向，使元件進行逆向電化學反應，而使元件顏色往反方向的淺色狀態變色，並於變色完成後自動切斷電路，使其停留在淺色狀態。

光能驅動元件著色及風扇 (配線測試)

光能驅動元件去色及風扇 (配線測試)

作品介紹

本作品同時具有產生再生能源和節能功用，製備所需的材料成本低廉，且本研究中的光能驅動智慧節能窗，裝置在一般日光燈下即能有效運作。因此，我們的最終目標為：將太陽電池與電致色變窗戶進行結合，形成一具有製造再生能源以及節能功用的光能驅動智慧節能窗，並應用到居家生活科技，使得國內的科技生活可以朝乾淨能源的方向邁進。
依照上述可將本作品特色整理出以下五項重點：
1.省能且永續性：僅需利用乾淨的太陽能源，更能減少室內耗能。
2.科技性：對於使用者而言，能清楚看見窗戶之顏色變化，具備高科技感。
3.廣泛應用性：建築、交通工具、顯示器等都適用於本作品。
4.方便性：使用者可輕易操作，只需一個按鈕便能使用。
5.低成本：無論染料敏化太陽電池或是變色元件的製作成本都相對低廉。