經由高透光太陽能窗發電模組的擴散與導光，可將20％至50％的太陽光傳導至窗框的太陽能電池上，提供直流發電。

大自然反撲的新聞歷歷在目，似乎意味著人類應重視自然環境的保護，節能環保可以從你我開始做起，而重視生態、節能減碳的綠建築議題，也成為現代人與自然共存的重要課題。

綠建築又稱為永續經營建築，與一般建築不同的是，綠建築注重建材的環保、建築的節能與室內的空氣品質等，也考慮對周遭環境的影響，在環保意識的覺醒下，綠建築逐漸成為建築新趨勢，政府也大力推動綠建築認證。

或許有人會問：為何要發展綠建築？2009年八八風災、2010年4月25日北二高走山，恐怖的景象深深烙印在你我心中，人工建築對環境的巨大傷害，都肇因於現代的建築材料大多經過繁複加工，使得這些建築物成為高污染、高排碳、高耗能的元兇，這點讓人不得不正視綠建築的重要性。透過綠建築，不只能達到節能減碳效果，更能預防洪災、改善地球暖化。

據統計，台灣建築產業相關之二氧化碳排放比例，約佔全國總排放量的28.8％，其中建材生產能源佔9.31％，營建運輸佔1.49％，營建工地佔0.2％，住宅使用佔11.88％，商業部門佔5.49％，足見我們所居住的房子對二氧化碳排放量有很大的影響。

為了瞭解綠建築的發展，我們特地走訪榮獲鑽石級綠建築的台北市立圖書館北投分館，以及同樣是鑽石級綠建築的工研院南分院第二期員工宿舍，深入探討綠建築的九大指標：生物多樣化、綠化量、基地保水、日常節能、二氧化碳減量、廢棄物減量、水資源、污水與垃圾改善、室內健康與環境。簡單地說，選擇不西曬、可回收的建材，做好遮陽，採光好、通風佳，採用無毒、環保的綠建材做為室內裝潢和家具材料，加上室外的綠化環境，就可以朝綠建築邁進。其中，建築物中又以玻璃的應用居多，因為玻璃在建築中扮演照明與視覺景觀的角色，夏季戶外的能量會經由窗戶直接進入室內，室內熱量75％來自窗戶，造成室內溫度上升；冬季則由室內流失熱量至戶外，從窗戶損失的熱量可佔室內熱量總損耗的33％。玻璃的節能效果主要根源於玻璃的隔熱及遮陽能力，台灣地區室內外溫度差並非很大，而日射熱能卻是十分驚人，因此，在台灣的玻璃節能對策，首重玻璃的遮蔽隔熱性能，歸納相關技術如下：

技術1：高透光太陽能窗發電模組

「高透光太陽能窗發電模組」利用奈米材料，將窗戶設計成為能進行太陽能發電的機制。在窗面的結構上，主要是以兩片玻璃間夾隔奈米材質的擴散基板，經過膠合固定後，當太陽光照射穿越時，透過中間的擴散基板導光，即會將光線向四周側面的窗框進行反射；另一方面，在四面窗框內則設置有太陽能晶片模組，因此當太陽光線經反射進入時，就能進行發電。

工研院南分院奈米粉體與薄膜科技中心光能轉換材料研發部黃贛麟表示，擴散基板是使用TiO2與SnO2複合奈米粒子，添加在塑膠PC基板中射出或壓出，除了可大面積生產外，由於玻璃與塑膠的折射率不同，可增加全反射的機率，使太陽光線更往四邊窗框進行反射，也就能提高太陽能晶片吸收陽光的機率與發電的效率。

一般在PMMA或PC中加入粒子的擴散板，光徑只能傳導約10cm就會擴散殆盡，窗中央的陽光無法傳到邊框上；「我們的專利特色，是利用導光與光擴散的複合層結構，使陽光能集中傳導到邊框上的太陽電池，」黃贛麟指出，窗上大面積的光能被傳導聚到小面積的框上，因此框上太陽電池受的光照量，約有10至20倍的日照強度，「這樣才能達到維持窗的透光視野，與高發電效能的產出。」另外，也將奈米碳球（註）塗料塗布在太陽窗框上，幫助太陽電池散熱，以進一步提升發電性能。

目前經由「高透光太陽能窗發電模組」的擴散與導光，可將20％至50％的太陽光傳導至窗框的太陽能電池上，提供直流發電（例如3C產品），可避免直流電轉交流電的電能損失。此外，發電效率也依霧度的不同而有差別，霧度愈高代表透光率愈低，發電的效率也會更好，但相對地在視覺上的阻隔就愈大；因此可視實際使用的場所及需求，來選擇適當的霧度。

工研院南分院奈米粉體與薄膜科技研究員陳瑞堂表示，一平方公尺的太陽能窗，可同時供二支以上手機充電；如果是二十層玻璃帷幕大樓，可產生十三萬五千瓦電力，同時供應三千三百七十五台桌上型電腦使用。

在未來電器產品耗電量逐漸降低的趨勢下，例如LED的使用，以及像都會區般大樓林立的狀況，就很適合「高透光太陽能窗發電模組」的發展應用，還有隔熱、防曬、防彈、防強風等功能；只需在原有的建築結構上加裝「高透光太陽能窗發電模組」，就可直接以USB插頭接在窗框上充電，或經由太陽能電池充電，提高自行供電的能力、減少電費支出，真正達到節能減碳的目的。

（註）奈米碳球

奈米碳球具有導電（抗靜電）、導熱與輻射冷卻效果，可應用於自然散熱、靜電消散、電磁屏蔽、自由基防護（防蝕）等。例如：將此應用於5W LED檯燈製品，LED溫度由65℃降至55℃，壽命可提升一倍且亮度增加20％。無風扇Heat Sink散熱模組，可運用於LED、PV、工業電腦、伺服器等產品，並達到具節能減碳的效果。

技術2：晝光導光板

模型屋的上層裝有晝光導光板，因此光線 分佈均勻；下層則為一般窗戶，光線只能照 亮窗邊不遠處，其他區域幽暗不明。

工研院機械所的晝光導光板（Sunlight Guiding Panel），是將太陽光引進、均勻照明室內，增加日光照明，可節省電力耗能，也是節能利器之一。

晝光的照射方式大致分為直射光與漫射光，如何將這些光導入，並且均勻照亮室內，就必須使用導光板，而其功能就是儘可能的將各仰角的晝光折射至天花板。導光板如何導引陽光進室內，代替燈光照明，主要靠的就是改變陽光行進方向，機械所先進製造核心技術組副組長周大鑫說，「我們利用微結構將陽光折射與全反射至天花板，讓陽光可以均勻照亮室內，取代白天的燈具照明，而且可以減少眩光的不舒適感，營造舒適的視覺環境。」使用晝光導光板，能增加30％至40％的日光照明，省下可觀的電費。

導光板的材料是研發關鍵之一，工程師楊文賢說，導光板的材質是採用類玻璃，具有高硬度、高耐候，以及耐UV（紫外線）的功能。由於波段313 nanometer的紫外光，不論是對玻璃或高分子材料都具有強大的破壞力，會造成劣化與黃化，所以希望在材料上有所創新突破。 　因此，為了符合導光板放置在戶外、對耐候條件的嚴格要求，不斷開發出有機、無機複合的材料。相較於台灣，國外在綠建築的發展的時間較為悠久，已研發出耐候的材料，但是價格相對高昂，楊文賢說，國外的塗料100克要價新台幣5萬元，大概可塗敷2平方公尺的範圍，經過500小時的耐候測試，推斷該產品的有效使用壽命為2.5至5年。

機械所研發出的有機、無機複合材料有較佳的耐候品質，而在價格上也有相對的優勢，楊文賢說，塗料是玻璃的1.5至2倍價格。但是這樣的價格並不包含窗戶，若往後大量使用在建築上，價格仍稍嫌昂貴。導光板窗戶系統初期或許可以鎖定金字塔頂端的市場，但一旦量產自然會出現有競爭優勢的價格。未來此技術可將研發領域延伸至百葉窗、窗簾、拼裝玻璃，隨著產品功能的多樣，導光板的研發領域將愈來愈廣。