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強大的特斯拉太陽能屋頂 雛形來自40年前的NASA專利

2017-08-16 15:30科技新報

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【文‧林亭妤】

1977 年 8 月 9 日,美國專利局批准了 3 名來自美國國家航空暨太空總署(NASA)劉易斯研究中心研究人員的太陽能電池板專利申請,這可以說是「太陽能電池板屋頂」最早的雛形。但直到 40 年之後,才由強大的特斯拉普及。

NASA 是最早發現太陽能電池可應用在地球生活中的組織。1958 年,NASA 發射了以太陽能為動力來源的「先鋒 1 號」衛星,但當時的太陽能電池零件還很原始,使用效率也低,它們不過就是實驗室人員隨手一弄的玩具。

直到 1970 年代,因中東戰爭爆發,石油輸出國組織(OPEC)為了打擊對手以色列及支持以色列的國家,宣布石油禁運,造成國際油價暴漲、重創美國經濟(據估計,美國 GDP 下降了 4.7 %),研究人員開始轉而將目光投向太陽能替代能源。

(首圖來源:Tesla)
(首圖來源:Tesla)
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最早提出太陽能瓦片想法的人,是劉易斯研究中心 3 名研究員之一的 Anthony Ratajczak。當時研究員都知道這項發明的效率極低,也沒有想過有一天太陽能瓦片會被應用在全世界,他們只是突發奇想,將衛星的動力來源之一「太陽能」應用在地球屋頂上。

但也是 40 年前的這項專利設計,更接近特斯拉現在研究的太陽能屋頂:不只是將太陽能板放到傳統屋頂上而已,還要思考如何才能讓瓦片幾乎不受天氣影響。

▲ Tesla 的太陽能屋瓦。(Source:Tesla)
▲ Tesla 的太陽能屋瓦。(Source:Tesla)
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Americo Forestieri、Anthony Ratajczak、Leroy Sidorak 3 人設計的太陽能瓦片原理非常簡單,將太陽能電池排列在玻璃纖維上並覆蓋防風雨的材料,再從相互重疊的瓦片間建立電子連接器,好共享、傳輸收集到的能量。Leroy Sidorak 表示,「當時每個太陽能電池只能產生不到半伏特能量,因此必須透過相互疊加的方式,來達到預期功率水平。」

Americo Forestieri 指出,他們發現瓦片能使用多長時間,很大因素取決於安裝瓦片的材料,比如 Leroy Sidorak 用堅硬的鋁來保護太陽能瓦片。

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如今,特斯拉研發的太陽能屋頂,使用效率較現有市場產品躍升了不只一個層次,該公司太陽能電池產生能量的效率,或可以比傳統太陽能電池板多出 50~100%。Leroy Sidorak 認為,太陽能電池屋瓦發展出規模經濟,只是時間上的問題。

註:劉易斯研究中心,原屬美國國家航空咨詢委員會旗下三個實驗室之一,後編入 NASA。

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