電致色變智慧型節能窗之特性與發展現況：材料世界網

2011年可視為電致色變智慧型節能窗元年，有能力生產此產品的歐美公司皆已進入最後量產的準備。現在只待此產品的大量生產，有效壓低昂貴的售價，使此全方位的節能技術不再是一個概念性商品，而是實際走入你我的生活之中，並顛覆傳統節能玻璃的市場。台灣在此新興的技術與市場中，有機會占一席之地，期望政府與更多的公司能一起投入此先進技術的開發與推廣，讓綠能產業更進一步地蓬勃發展。

電致色變技術、特性與節能效益
所謂電致色變技術是利用外加電場，使離子注入變色材料中，讓物質產生顏色的變化，進而影響物質對光的穿透能力，此種變色方式稱為『電致色變』。簡單來說，其結構為一個三明治型充電電池，兩極分別為變色層與離子儲存層。當對此電池進行充放電時，不但可使其儲存或釋放電力，同時也改變兩電極上變色層的顏色。藉由電致色變材料特性所製作成的智慧型節能窗(Smart Window)，即可輕易的控制太陽光進光量，以人為來決定太陽輻射熱入射量。最普及的電致色變材料是三氧化鎢(WO₃)，其顏色的變換為無色與藍色。

電致色變智慧型節能窗與其他被動式（光變色、熱變色）或固定式（隔熱紙、Low-e玻璃）隔熱產品最大的不同在於，人為主動控制太陽光進光量，完全符合寒熱帶、四季變換與使用者個人意志下的所有需求，此產品被視為下一個世代的超節能窗戶系統。此類產品有下述優點：(1)玻璃呈現著色態時，可同步吸收或反射太陽光譜中的可見光與紅外光，降低冷房空調用量（圖二）；(2)玻璃呈現褪色態時，可讓太陽光譜中的可見光與紅外光進入屋內，減少暖氣與照明用電（圖二）；(3)SC與SHGC值可隨透光率調整，具有完整掌控太陽輻射熱的能力（表一）；(4)可結合複層玻璃，兼顧冬季保暖需求；(5)無論著褪色，皆具有低可見光反射率，無二次光害問題（圖三）；(6)超低電壓即可驅動(<3V)；(7)著褪色耗電量低（電致色變玻璃變色一次約耗能 20~150 Ws/m²，相當於4.17E-5度電，約合NTD 0.0002/m²）；(8)具有顏色記憶效應；也就是僅在顏色變換時需要供電，顏色到達所需狀態後即可斷電，顏色與節能效果不會變動；(9)具有灰階調整能力，顏色深淺與隔熱能力可調整；(10)人為主動控制明暗，非光變色或熱變色等產品受限環境而無法調整；(11)可結合光、熱感應器與控制系統，機動調整室內光線與溫度，兼顧舒適與節能，為真正的智慧型建材。

圖二、盛貿科技電致色變智慧型節能玻璃與Low-e玻璃穿透率比較圖

圖三、盛貿科技電致色變智慧型節能玻璃反射率比較圖

全球發展電致色變技術的公司現況
目前國外發展電致色變智慧型節能窗的公司主要有美國的SAGE Electrocrhomics、Gentex、Soladigm，法國的Saint-Gobain，德國的EControl-Glas、Gesimat，以及瑞典的ChromoGenics AB；國內則有盛貿科技。以下將分別針對這些公司的技術與發展現況做一簡單介紹。
1. SAGE Electrochromics
從2006年中至今，SAGE的電致色變智慧型節能窗產品的裝設面積已達到460平方公尺。該公司採用的鍍膜技術為濺鍍製程，以鋼化玻璃為基材，鍍膜材料皆為無機鋰化合物系統，並搭配複層結構組成電致色變複層玻璃窗。其產品的市場價格為每平方米2,100美元。SAGE的電致色變智慧型節能窗面積最大可達40英吋×60英吋，其變色速度為3~10分鐘，變色所需電源消耗為0.28 W/ft²、1.6 kW/day，可見光穿透度變化為Tv = 59~4%，太陽輻射熱取得率(SHGC)為0.43~0.13。
2. EControl-Glas
目前該公司生產線之玻璃面積大小為120 cm×200 cm，而新蓋的工廠將可生產出面積150 cm×330 cm的電致色變玻璃。EControl-Glas採用濺鍍方式製造電致色變鍍膜，不同於SAGE之處是利用中間膜膠合技術組成電致色變玻璃板。他們同樣將電致色變玻璃結合中空結構形成電致色變複層玻璃窗，其可見光穿透度變化Tv = 15~50%，12分鐘內可完全著色或褪色，驅動變色所耗的電能為0.5 Wh/m²、V < 5 Vdc。
5. Gesimat
Gesimat發展的電致色變玻璃也是屬於無機電致色變材料系統，採用低成本的電鍍製程鍍無機之電致色變薄膜。該電致色變玻璃板的特色是利用具有導離子特性的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)做為導離子層，同時可做為膠合兩塊鍍有互補特性的電致色變薄膜玻璃板的中間膜。膠合後的電致色變玻璃板，具有和一般膠合玻璃相同的安全特性，因為傳統的膠合玻璃即是採用聚乙烯醇縮丁醛薄膜做為中間膠合層。Gesimat製造的電致色變膠合玻璃之可見光穿透度變化為Tv = 8~77%、太陽能光譜穿透度Ts介於6~52%。另外，當電致色變膠合玻璃結合中空結構形成複層電致色變玻璃窗時，其可見光穿透度變化為Tv = 7~65%、太陽輻射熱取得率(SHGC)介於0.11~0.46…以上內容為重點摘錄，如欲詳細全文請見原文