【漾新聞記者陳雯萍/高雄報導】如果光可以被「收藏」,那麼城市裡的每一扇窗,是否都能成為能量的起點?國立高雄大學應用化學系助理教授陳泓政輕輕打開手電筒,一道光束落在透明壓克力板上。剎那間,板材邊緣燃起了如夢似幻的螢光,光線彷彿有了靈魂,在材料內部輕盈地跳躍、轉向,最終匯聚至邊緣。隨著一旁微型風扇的轉動,這不只是光影實驗,更是關於未來城市「淨零生活」的一場溫柔革命。
把光「留住」:一場關於全內反射的幾何散文
這項名為「螢光太陽能聚光器(LSC)」的技術,打破了我們對太陽能板厚重、漆黑、必須直面陽光的刻板印象。陳泓政以材料化學為筆,將高效螢光分子嵌入透明介質中,讓光在進入板材後,透過「全內反射」的物理機制,被巧妙地引導至板材邊緣。
「傳統的太陽能板是與陽光正面對決,而我們選擇讓光『轉個彎』。」陳泓政解釋道。這種設計讓大面積的建築立面——那些原本只是承載採光功能的窗戶,變成了隱形的捕光手。能量不再只是從屋頂而來,而是從每一道掠過外牆的微光中萃取。
繽紛與穿透:當能源遇見建築美學
走進展示區,紅、綠、藍等色彩斑斕的螢光樣品在紫外光下熠熠生輝。這正是 LSC 技術最迷人之處:它不只是冰冷的發電組件,更是具備調色可能與半透明美感的建築語彙。
過去,推動綠能建築常面臨「發電效率」與「建築美觀」的拉鋸;如今,陳泓政團隊透過光譜調控與材料優化,讓發電元件能夠無縫融入室內隔間或建築外牆。這意味著,未來的家,不僅能為你擋風遮雨,更能在晨昏光影流轉間,默默為整座建築儲備動力。
能源轉型,是大學對社會最浪漫的答覆
「我們關注的,不只是單一裝置的效率,而是太陽能出現在哪裡的可能。」陳泓政透露著對永續生活的遠見。儘管目前仍處於原型與概念驗證階段,團隊正馬不停蹄地針對材料穩定性與耐候性進行優化,試圖縮短從實驗室到街頭巷弄的距離。
在實驗室的光影交錯間,陳泓政教授手持一片看似尋常的壓克力板。當光束打入,板材瞬間迸發出飽滿的紅色螢光,隨後,邊緣的微型風扇竟奇蹟般地轉動了起來。這不只是化學的魔術,而是「螢光太陽能聚光器(LSC)」將光能馴服、轉向的科學實錄。
分享LSC 運作技術的原理,陳泓政表示,我先開發出一種具備高度螢光特性的化學分子,並將它嵌入壓克力面板中。當光線照射時,內部的分子會吸收光能並釋放出螢光,這些光線透過「全內反射」現象,被引導至板材的四周邊緣。
我們在邊緣貼附了切割成細長條狀的「矽晶太陽能板」。螢光分子在內部「傳遞」光線,最終匯聚照射在邊緣的電池上,產生供電。現場展示的面板呈現強烈的紅色螢光,是因為我們選用的分子吸收光譜廣,能將吸收到的能量轉化為波長較長的紅光。吸收的光譜越寬,能轉化的光電流效率就越高。
當被問到當初是什麼樣的契機,決定投入這個領域的研究?陳泓政說: 我的專業一直是開發具備特殊特性、高穩定性的「化學發光分子」。在思考應用的可能性時,我想到台灣目前對「綠色化學」與永續能源的急迫需求。
他表示,這項技術在全球化學界已研究多年,大家都在追求一個關鍵門檻:將效率提升到 10/%。一旦突破這個商業化門檻,它就能從實驗室走進市場。雖然目前市售矽晶太陽能板效率已達 15-20/%,而 LSC 目前普遍在 5/% 以下,但我們清楚科學原理的限制在哪,正努力透過化學合成,開發高折射率的透明高分子材料,來降低光能在傳遞過程中的損耗。
除了發電,這項研究在教育現場對學生的啟發?陳泓政表示: 這非常有意義。高中物理會教折射、反射與全反射,但學生往往只是為了考試而背誦。透過這個實驗,他們能親眼看見「全反射」如何像網路光纖一樣,在壓克力板裡傳遞能量。
研究目的希望讓學生理解,科學研究是「不斷嘗試」的過程。我們雖然是化學專業,但透過合成更好的螢光分子(例如能吸收紅外線的分子),就能賦予材料更高的應用價值。他也談到,曾開發過 OLED 有機發光二極體,那是在通電後發光;而現在我們是讓材料吸光後發電。這種角色的轉換,能讓學生看見科學應用的無限可能。
談到與市面上傳統的太陽能系統相比,壓克力材質的優勢在哪裡?陳泓政指出: 「環保與回收」是它最大的競爭力。傳統太陽能板回收不易且製程複雜,但我們的面板本質上是透明有機玻璃(壓克力),可以輕鬆拆卸並分類回收。我們甚至嘗試過回收廢棄玻璃,與燃料混合後重新製成面板,同樣能產生光電流。
他強調,雖然壓克力原料源於石油工業,但這項產業在人類歷史上已發展超過 50 年,製程極為成熟且穩定。與現在市面上另一種熱門的「量子點」技術相比,量子點往往含有毒重金屬,而我們開發的是「純有機」分子,對環境相對友善許多。
他也談到對於這項技術的未來的心得與下一步計畫,陳泓政表示: 這是一場全球性的競賽,看誰先找到那個「最完美、最穩定」的發光分子。目前我們已經掌握了研究方向,知道如何克服現有的光學屏障。
他表示,生活處處是想像。雖然我們學的是化學,但當我們把分子特性與生活需求結合,原本耗能的建築立面就能變成能源的來源。當效率一上來,商業價值與社會貢獻就會隨之而來。這不僅是科學家的挑戰,更是我們對永續生活的一份承諾。
這場由高雄大學發起的能源實驗,成功將硬核的化學工程與柔性的都市景觀結合。它讓我們看見,能源轉型不必是生硬的政策口號,它可以是透明的、彩色的,甚至是充滿詩意的。
當城市裡的每一扇窗都能「轉動」光線,發電便不再是遠方電廠的任務,而是每個家、每段日常光影裡,最安靜也最動人的風景。
校長陳啟仁在受訪時,表達對科研落實於社會的期許。他表示,這項由應用化學系陳泓政助理教授團隊領軍的研究,正是高大長期致力於「永續綠色大學」願景下,最亮眼的科研成果之一。
從基礎科學到應用:化學實驗室裡的永續魔法
「我們理學院的應用物理、應用化學系,不僅止於傳遞基礎科學的嚴謹教育,」陳啟仁校長分享道,「他們更在意的,是如何將這些純粹的科學原理,轉化為改變世界的應用方案。」
這項將光「轉個彎」的技術,核心在於材料化學的突破。陳泓政團隊將螢光分子嵌入透明壓克力中,讓光不再只是穿堂而過的虛影,而是能被捕捉、導引並轉化為電能的實體。校長認為,這種「應用面」的轉向,正是當前科研最重要的價值——讓科技不再冷感,而是能與生活呼吸共生。
讓建築成為能源的容器:一座「會呼吸」的綠色大學
當傳統太陽能板仍需占用大面積土地或屋頂時,高大的 LSC 技術卻賦予了建築「自我發電」的可能性。陳啟仁強調,高大一直將自己定位為永續轉型的推手,而這項技術讓原本耗能的建築立面(如窗戶、外牆),轉化為分散式的能源來源。
這不只是一次成功的研發,更是學校對於城市轉型、淨零路徑的具體回應。陳啟仁校長指出,校方非常重視這樣的研發成果,因為它體現了理學院如何將深厚的科研底蘊,對接至實際的應用場景,為「綠色大學」這四個字,寫下了最實質的註解。
在光影流轉間,看見永續的未來
陽光灑落在建築的透明帷幕上。或許在不久的將來,每一道掠過指尖的光,都能透過陳泓政團隊的螢光介質,輕輕地「轉個彎」,為城市點亮一盞永續的燈。
這不僅是化學系的一小步,更是高大實踐社會責任、回應時代議題的一大步。在陳啟仁校長的眼中,最好的科研成果,莫過於此,即在理論與應用之間找到平衡,在光與影的交織中,捕捉那份關於未來的、永續的溫度。
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