2014台北國際光電週特別報導二

 

刊登日期:2014/6/19
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魏松煙、孫文檠、劉大鵬、葉仰哲、曾寶貞
 
太陽光電展區  百花齊放
太陽光伏領域在本次光電週約有十來家廠商參展,其中包含了系統、材料開發、元件設計及終端產品應用等不同面向,這些廠商多為台灣獨力設計及製造之產業生力軍。其中廣欣電能開發出可遠端遙控之PV供電系統,以車用冷氣供電為例,利用手機或平板等移動裝置之APP即可遠端遙控裝置於車上之小型太陽能電池模組,供應12V~48V不等之驅動電壓來遠端啟動冷氣馬達。除遠端遙控供電機組外,該公司亦同時開發出可自由串併聯之小型可攜式太陽能電池模組,使可攜式發電元件在使用上更具彈性及擴充性。同時,該公司開發之反射結構並取得專利認證,利用在塑膠材料表面設計特殊結構,可使塑膠材料達到100%之反射率,取代較重且較昂貴之金屬反射鏡,應用於該公司自主開發之小型雙面太陽電池模組,在背面裝置此種全反射塑膠來增加太陽光線之捕捉及利用率(圖一)。
 
圖一、廣欣電能開發之串併聯小型太陽能電池模組、塑膠反射鏡、塑膠反射鏡結合雙面小型太陽能電池模組及可遠端遙控之太陽能供電模組
 
菘銓科技研發新型太陽能追日系統,與傳統追日系統不同,此系統不需要電力、馬達、齒輪、電子零件、太陽軌跡軟體等,其原理是應用兩端分別不斷地追蹤太陽的熱輻射,已達兩端熱平衡。當太陽移動時即造成兩端的熱力不平衡,進而產生壓力差,利用此壓力差驅動追日系統,以此追日系統搭配太陽能模組發電系統來使面板能與陽光保持最佳入射角,以提升太陽光利用率。除追日系統外,該公司亦提供太陽能電池模組安裝後之電力傳輸系統設計及裝置。
 
在系統監控方面,沅基光電則提供了智慧型電廠監控系統,利用裝置智慧型監控系統於太陽能模組之Inverter上,並結合雲端監控技術,即可隨時隨地監控大型電廠或家用供電等系統,以確保電力之穩定供輸。此類系統除沅基光電外,工研院綠能所亦有類似之監控技術開發,為泛用型低功耗太陽光電監測系統,除針對Inverter進行監控外,亦可針對全機組所回饋之訊號進行分析,即時判定供電系統各種異常狀況以利後續之應變。
 
工研院除技術開發外,亦協助政府評審第一屆之光鐸獎,政府為擴大推動陽光屋頂百萬座政策,並提供太陽光電應用優良案例示範,所設置之獎項,藉由評選優質發電系統,來激勵國內廠商開發出具有更高發電效能之太陽光電系統,促進發電系統品質提升並強化國際市場競爭力。評審要點主要針對系統結構與設計、平均發電量、系統維運應變,以及宣導推廣能力等。
 
在元件技術開發上,原能所發布多項成果,其中在聚光型太陽能電池部分,原能所開發高聚光模組零組件,改良其原有之476倍聚光元件PMMA菲涅爾透鏡,利用矽膠及玻璃設計平凸透鏡,將聚光強度提升至1,100倍,並大幅微縮透鏡體積,且同時可改善散熱,將轉換效率由30.79%提升至33.9%。
 
圖二、原能所476倍聚光透鏡
圖三、原能所改良之1,100倍平凸透鏡,大幅微縮體積
 
除上述公司外,會場中另有許多太陽能產業相關之週邊產品開發展示,如薄膜沉積、擴散設備、模組封裝膠料及纜線承重基材等等。展場中由大電力供應系統至消費性電子產品等,皆有太陽光電應用切入,各種不同應用之新產品百花齊放。不過,若欲在國際市場佔有一席之地,則嶄新思維所發展出之創新設計,仍須搭配更進步之製程及材料開發,以突破困境。光電產業之前景仍讓人充滿信心。
 
植物工廠 欣欣向榮
2014年國際光電週的植物工廠專區,在農委會攤位前擺放著兩盆不太起眼的植物(圖四),但是,開幕剪綵嘉賓副總統吳敦義卻被陳保基主委引領到那兩株植物前介紹良久。原來,這是農委會利用國人自行研發的”套袋式蔬果種苗嫁接機”,以茄子為母株,嫁接上番茄,取茄子較強的抗菌生長能力,讓番茄頭好壯壯的先進研發成果。據云該項技術還可控制番茄的酸甜度,可供應不同口味需求的產品。
 
圖四、番茄植株較弱,容易枯死(左);經過嫁接茄子後,較易茁壯生長(右)
 
記者好奇的詢問:茄子接番茄,長出來的番茄會不會有茄子的味道?現場親切的解說員笑著說:”茄子與番茄同科,不會影響番茄口味啦”。台灣的農業技術果然厲害,透過小小的套環實現了移花接木新境界(圖五)。
 
圖五、嫁接好的番茄,根部母株為茄子,上段植株為番茄,中間紅色套環即嫁接處
 
植物工廠是廠商設計一套系統,由系統控制光線、溫度、水分、營養液等諸多參數,再配合不同植物所需之不同波長的光線,進行精密生產的一種農作生產方式。以此種方式生產的植物蔬菜,可以依照不同需求,如腎臟病人需要的低鉀蔬菜,來進行生產,或是因為慣行農法因施肥而使得硝酸鹽過高的情況減至最低,有效提升食品的安全性。
 
圖六、除了工廠式大面積生產的方式之外,廠商也開發出適合家庭式種植的小型植物工廠培養箱
 

圖七、研華科技開發的非循環式植物工廠,約一個月即可收成
 
有別於現場充斥的萵苣類作物,庭茂農業生技公司在現場展出以植物工廠生產之作物為原料,製作出的加工品,如蔬菜麵、面膜、護膚皂等(圖八)。主要訴求產品無毒特性,據云該公司在台北、台中等地已擁有七家蔬菜廚房,生產、通路一手包。
 
圖八、庭茂農業生技公司展出以植物工廠生產之作物為原料製作的加工品
 
另外,結合漁業養殖與水耕栽培兩種系統優點的”魚菜共生”系統也在現場吸引相當多參觀者駐足(圖九)。該系統係將富含養分的養魚廢水取代化學營養液供給植物生長需要的養分,植物根部吸收之後再讓乾淨的水流回養魚池,而形成共生關係,據云生產出的蔬菜完全不含硝酸鹽。
 
圖九、魚菜共生管耕系統示範
 
LED  應用多元
日本大廠松下的子公司Panasonic Automotive & Industrial Systems繼在2013年發表可用於LED反射杯材料的熱固性模壓塑料 「FULL BRIRHT UP」 之後,在2014年的台北國際光電展中展示了剛發表的反射膜「FULL BRIRHT PP」。
 
其做成的反射膜除了具高反射率之外,還具有耐候性,可耐UV、耐高溫/高濕與耐藥性,在LED照明中,可用在店鋪的戶外照明、植物工廠以及其他更惡劣的環境中。
 
與傳統的PET膜相比較,具有較長的使用壽命,Panasonic所做的測試結果顯示,在120℃高溫的UV環境2,000小時後,仍可維持94%以上的反射率,而一般PET膜則已黃化,反射率降至80%以下。
 
圖十、Panasonic「FULL BRIRHT PP」反射膜的特性測試結果
 
另外,韓國材料廠EXAX則展出Ag Paste(銀漿料)、UV樹脂與OCR(透明光學膠)。EXAX有180 名員工,在龜尾、天安與首爾設有工廠,該公司是以CRT零組件起家,後轉為生產蝕刻液、顯影液與剝離液等LCD製程所需之製程化學品,現在開始生產銀漿料、UV樹脂與OCR等電子材料,已經打入韓國三星與LG兩大集團的供應鏈中,目前正爭取台灣與中國大陸的訂單。EXAX的OCR產品除了改善黃化之外,也加入Radical連續反應的材料,以提高BM下方的固化程度。2014年EXAX的OCR月產能達50噸,預計2015年將擴產至100噸。
 
在LED照明方面,國內光電大廠光寶科技開發出可讓不同食物在不同色溫下更凸顯食物美味的LED燈,充分發揮LED照明不僅強調省電效果,更能讓被照物增添美感的效益。
 
圖十一、光寶科技開發出配合不同食物可挑選不同色溫的食物燈 
 
圖十二、光寶展出可使衣服看起來更鮮艷的LED照明
 
精密光學 帶來商機
亞洲光學今年展出一款可以360度攝影的照相鏡頭,主要是提供運動人士,特別是極限運動人士可以戴在頭上來攝影。此鏡頭還可透過Wi-Fi控制攝影角度。此鏡頭可以提供Full HD畫質的影片(圖)。
 
圖十三、亞洲光學開發出可以360度攝影的攝影鏡頭,主攻極限運動人士市場
 
Schott展出智慧型手機照相鏡頭所需的藍玻璃,可以有效地過濾容易產生雜訊的紅色光,此鏡片主要適用於800萬畫素以上的鏡頭(圖十四)。
 
圖十四、Schott展出智慧型手機照相鏡頭所需的藍玻璃
 
3D列印 揭開少量、多樣、個人製造新時代
在3D列印展示區中,多家廠商展出不同的3D列印機器,並在現場示範列印成品(圖十五)。列印使用的耗材包括ABS、石膏、PLA、TPE和HIPS等,其中主要以ABS材料為主。列印的大小一般在20公分X20公分的範圍之內。有家廠商展示出與原尺寸相符的維納斯像,不過是透過3D列印的方式列印各個部位,再加以組合而成(圖十六)。目前3D列印仍然以樣品製作為主要的用途,透過3D列印的方式可有效降低樣品試作的成本,並提高樣品試作的時效性。
 
 
圖十五、以3D列印的燈具,相當精細而美麗

圖十六、利用3D列印組件組合而成的維納斯像
 
在展會現場有多家廠商展示出以石膏為材料,配合上調配顏料,列印出的全彩作品(圖十七)。以石膏為材料的物品雖然比較容易破損、毀壞,但可做到全彩,使得列印出來的物品更加逼真、美觀,適合應用在教育市場、個性化公仔製作等。如圖十八這兩尊18公分高的人偶,列印時間約需5小時,人偶身上的衣服式樣、顏色皆為照像者的實際穿著,唯縐摺等細部花紋尚無法精細列印。
 
圖十七、研能科技以全彩3D列印機印出的彩色石膏模型。模型製作可全自動完成,以這尊樣品為例,列印約需耗時12小時
 
圖十八、結合360度照相掃描,加上3D列印出的石膏人偶
 
穿戴式裝置 技術創新,令人目不暇給
在穿戴式裝置展區中,廠商展示不同的穿戴式產品。雖然此次展出的穿戴式產品比起Samsung、SONY在Mobile World Congress 2014所展示的,採用Tizen、Android為作業系統的產品簡單,功能也較單一,但也正由於功能簡單,因此在使用上也更加方便,不需要太多的操作經驗。
 
此次展出的穿戴式產品,大多採用藍芽為傳輸技術,展出產品有藍芽耳機、藍芽喇叭等。隨著產品瓦數不同,也區分為可隨身攜帶與強調音質等不同功能訴求的產品。
 
圖十九、利用藍芽傳輸的藍芽耳機
 
除了藍芽喇叭與藍芽耳機之外,廠商也推出具有藍芽功能的手錶,可以與智慧型手機配對之後,直接由藍芽手錶接聽來電,對於不方便拿起手機接聽電話的使用者而言,藍芽手錶提供了相當的便利性。
 
圖廿、具有藍芽傳輸功能的手錶,能與智慧型手機配對接聽來電
 

圖廿一、具有藍芽功能的手錶,當智慧型手機有來電或訊息時,可以提醒使用者,但不能直接通話
 
另外,有廠商推出簡易型可以測量心跳、心電圖、呼吸等功能的穿戴式醫療器材。此產品強調可以掛在病人身上,只要在醫院範圍內,醫護人員就可以在電腦前面隨時監控病人的心跳、呼吸等狀況。如此,醫護人員可免定時要到病房測量數據,可降低醫護人員的工作負擔。同時病人也可以較自由,不必隨時待在病房等候醫護人員巡房。 
 
圖廿二、配戴在身上可測量心電圖、呼吸、心跳等功能的裝置
 
圖廿三、能夠接收穿戴式測量心跳、呼吸等資料的電腦,可遙控監視病人的狀況


圖廿四、附有太陽能充電功能的背包
 
圖廿五、具有照相與錄影功能的太陽眼鏡,適合運動人士使用
 
太陽光電研討會 重點精摘
今年的光電週,主辦單位針對不同主題,與產官學研合作,安排有多場研討會。在太陽光電部分,杜邦公司的Dr. Alex Wu在2014太陽光電模組國際技術交流研討會中發表”材料是關鍵TM—提高太陽能投資報酬率”的專題演講。主要介紹杜邦隨著PV市場需求,推出一系列導電漿料以及模組Backsheet材料。
 
在銀膠方面,目前電池廠急需推出高阻射極技術,因此杜邦推出符合片電阻>90Ω/□之PV18x系列之銀膠,此膠還有製作細線(<50μm)的優勢。在背鋁膠方面,杜邦推出PERC(Passivated Emitter Rear Contact)結構太陽電池的Local BSF的PV36x系列鋁膠,解決過去傳統結構用鋁膠應用於PERC結構電池時,鋁膠經過高溫後會析出而產生空孔的問題。N型電池方面,杜邦也推出應用於p型射極的PV3N1膠料,可應用在Bi-Facial結構並與PV18x系列之銀膠共同應用於IBC(Interdigitated Back Contact)結構上。在背板材料方面,過去模組慣用的封裝材料為Polyester及PVDF,但這些材料經長時間暴露於外部環境中會產生黃化及劣化問題,杜邦在這次研討會中發表了已經有25年以上長效測試通過的Tedlar® PVF Film,改善了黃化及劣化問題。
 
圖廿六、杜邦公司發表應用於各種結構之金屬漿料
 
另外,台灣矽晶電池龍頭廠商新日光公司的陳偉銘副總經理則在系列研討會中,發表”台灣光伏技術趨勢”演說。陳偉銘指出,半導體產業新一代產品的平均成本比舊一代產品下降7%。但是,PV產業新一代電池成本卻較舊一代上升,反應出高效能電池在市場上未必具有競爭優勢,而是須要兼具低成本的條件,才能具有競爭性。特別是目前PV產業屬買方市場,下游廠商對於產品的規格要求更為嚴苛,因此各廠商皆須提高產品品質以滿足客戶需求。
 
另外,友達晶材的江崇祥協理則以”N-type單晶產品的爆發元年”為題,發表專題演講。江崇祥指出,N-type單晶相較於P-type產品具有無光衰、低溫度係數等優勢。目前全球高過22%的模組皆為N-type單晶產品,即美國Sunpower公司的IBC結構太陽電池以及日本Panasonic公司的HIT結構太陽電池。上述兩家公司目前的總年產能約為2.4GW,約佔全球市場的5%,預計至2024年將提升至40%。
 
圖廿七、目前全球主要N-type單晶主要生產及研發業者
 
台北國際光電週展出內容多元而豐富,材料世界網編輯群僅能精選其中幾項作報導,若欲掌握展會全貌,建議把握今天(6/19)最後的機會,走一趟南港展覽會場。更多展會現場照片將在材料世界網展會專區呈現,歡迎讀者朋友蒞臨http://www.materialsnet.com.tw網上看展。
 
以上是魏松煙、孫文檠、劉大鵬、葉仰哲、曾寶貞在南港展覽館的現場Live 報導。
★完整內容請見下方附檔。 
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