0

0
0

文字

分享

0
0
0

更輕薄的太陽能面板—太陽能壁紙滾滾而來

PanSci_96
・2016/03/12 ・1225字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

文/李瑋倫

太陽能面板誕生已久,也是許多人的心之所嚮,為何至今在世界各地仍然無法普及和流行呢?從價格到外觀都可能是理由。芬蘭的 VTT 科技研究中心(VTT Technical Research Centre of Finland)研發出了一種「太陽能壁紙」—它輕薄、有彈性、圖案漂亮、可回收、可量產,這到底是什麼妖術?

 這種「有機」的太陽能壁紙透過卷對卷精密壓印技術(roll-to-roll printing)製成,藉由將具有太陽能板功能的電極和聚光層印在塑膠基板與薄膜之間,製造出印製在薄膜上的太陽能板,每分鐘可以生產出 100 公尺厚度僅有 0.2 毫米的太陽能壁紙。圖中的葉子圖案就是電極的部份。如果在地中海地區使用,這兩百片的葉子面積約可製造 10.4瓦(3.2安培) 的能量。

FeatureImg
將太陽能面板壓製在塑膠薄膜之中(圖片來源:VTT Technical Centre of Finland, Antti Veijola)

新領域或是曇花一現?

聽來美好,但現實的是,和傳統的矽製太陽能板比起來,這種美麗輕薄的太陽能壁紙的能源效率較差、成本也較昂貴。

不過這其中其實暗藏了一個可能讓太陽能壁紙大翻身的契機,就是「鈣鈦礦(perovskite)」這個原料。鈣鈦礦太陽能電池在過去五年成為了鈣鈦礦世界的寵兒。它們的能源效率從乏善可陳的 4% 竄升到 20% 以上,逐步逼近 25%--傳統的矽製太陽能電池表現極限。鈣鈦礦原料可能創造出比目前太陽能壁紙高出五倍效能的成品,且原料價格只有十分之一。

然而目前的困境是如何將鈣鈦礦納入卷對卷壓印製程之中,這也是芬蘭 VTT 中心下一步要挑戰的目標。鈣鈦礦雖然過去有些「副作用」,例如製程會產生有毒的鉛化合物、高溫加熱過程會使塑膠薄膜被燒出小洞這些種種尷尬的問題,其實都在逐步被科學家破解當中。

關關難過關關過

以加熱問題來說,因為鈣鈦礦面板必須在攝氏100~150 度之間製造,任何塑膠表面都會被燒出小洞。布朗大學的電機教授 Nitin Padture 發現,如果把要塗在鈣鈦礦上前導溶劑更換為經常在石油與塑膠工業被使用的 NMP 溶劑,並以另一種溶劑加以清洗,就能取代原先的加熱步驟,製造出平滑且高品質的結晶薄膜,而且可以準確地控制大面積薄膜的厚度。在美國國家再生能源實驗室的初次測試中,證實了這些鈣鈦礦薄膜將光轉成電的效率,已經超過 15%。能夠以鈣鈦礦產製太陽能晶體薄膜,也就意味著太陽能壁紙再度進化的可能。

而德國的卡爾斯魯厄理工學院也企圖透過改善鈣鈦礦電池的鉛化合物毒物問題,以達成大規模、以及去中心化生產的理想。為何需要將能源的供應去中心化呢?現在電力的供應,大多仍須仰賴集中式的大型電廠,而電力在傳送到各個地區的過程也就會隨之耗損。去中心化、分散式的發電,可能讓一棟建築物本身就是一個小型供電所,如果它的外牆能夠由輕薄、美觀、平滑的鈣鈦礦晶體薄膜所包覆,我們對於分散式發電的想像就又能更加多元了。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威
審校:陳妤寧


數感宇宙探索課程,現正募資中!

文章難易度
PanSci_96
989 篇文章 ・ 687 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。


1

0
0

文字

分享

1
0
0

控制進食時間與熱量,小鼠可以更長命?

台灣科技媒體中心_96
・2022/05/22 ・2156字 ・閱讀時間約 4 分鐘

目前越來越多動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

圖/envato elements

控制吃飯時間,可以延長壽命?

美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得.奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊,今(2022)年 5 月 5 日在國際期刊《科學》(Science)公開研究論文,使用小鼠為實驗對象,研究進食熱量與進食時間,與小鼠壽命之間的關係。

團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後,再分成 5 個不同組別,分別是:

  1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
  2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
  3. 只能在日間開始兩小時內進食、
  4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
  5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同,實驗過後,再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

研究結果顯示,與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長,其中第 2.4 組(只能在晚間每隔 90 分鐘進食,以及只能在晚間開始兩小時內進食)延長壽命的效果最好,平均可延長 35% 壽命;而只能在日間進食的兩組小鼠,平均可延長20%壽命。

與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長。示意圖/envato elements

研究也觀察到其它有趣結論:

  • 隨著年齡增長,五組小鼠的體重,都比自由進食的小鼠更輕,且在非主要活動的時間(白天)進食的小鼠,白天的活動變多了。
  • 在完全自由取食的小鼠肝臟中,原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變,有些基因表現降低,有些增加,且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上,這些因老化而造成的改變較少。

作者根據研究結果指出,僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食,可以延長小鼠的壽命,禁食可以對延長壽命效果有加分的作用,而不是主要造成效果的原因。

研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示,目前越來越多,動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

特定時段禁食,有可能比限制總熱量更能延緩老化。圖/envato elements

過去研究飲食中,熱量限制對老化與壽命的影響時,常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年,科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

去年一項使用小鼠的研究顯示,限制飲食的熱量可延緩老化的效果,可能大部分來自於長時間且有規律的禁食[1]。此外,另一項在果蠅的研究中也指出,不但是要有規律的禁食,何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式,要與動物本身的生理時鐘配合,在本來就比較少進食的時候進行禁食[2]

  • 編註:小鼠是夜行性動物,上述文字中的「日間」指的是白天光線照射,對小鼠而言是休息和睡眠的時段,「晚間」沒有光照,才是小鼠活動和主要進食的時段。

這次的研究中更進一步證實,單純只是限制總熱量攝取,只能提供很少的延長壽命效果,反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物,日間禁食對延長壽命的效果,遠比夜間禁食的效果更加顯著,至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示,調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

配合生理時鐘進食很重要。圖/envato elements

人類比照辦理也會有用嗎?

許翺麟教授 說明,本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知,飲食限制對不同品系與不同性別的動物,效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值,但是能否推論到其他品系的小鼠,甚至其他物種與人類,仍有待未來更多研究來支持。

雖說人類遠比實驗動物複雜,會影響老化的因素也不僅止於飲食,然而維持平衡且有規律的飲食習慣,加上適當的限制進食時間,也許是一種相對可行,且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究,能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

參考文獻


數感宇宙探索課程,現正募資中!

所有討論 1
台灣科技媒體中心_96
8 篇文章 ・ 15 位粉絲
台灣科技媒體中心希望架構一個具跨領域溝通性質的科學新聞平台,提供正確的科學新聞素材與科學新聞專題探討。