双面太阳能板

深蓝色的畅想

双面太阳能板因正、反面都可发电，除了能吸收日光，也能通过背面吸收地面反射光与漫射光，发电性能佳，因此近年来双面太阳能备受瞩目，但装设在不同的地形也会有不一样的效果，到底双面太阳能板能增加多少效益呢？


目前有许多案场都逐渐采用双面太阳能技术，像是欧洲、日本等高纬度容易下雪国家，若采用此技术，背后模块就可以吸收地面积雪的反光，提高发电效益；装设在水面上则能吸收水面反光，故也是水面太阳能的选项之一，而台湾也没有置身事外，首座双面太阳能屋顶电站更于2018年2月完工并网。

不过虽说我们知道双面太阳能可以大幅提高案场效益，但实际能增加多少倒是无解，最近美国普渡大学团队则开始着手研究这项课题，最后基于太阳能板的转换效率极限，以及考虑到植披、砂石等不同地面环境，研发出热力学三角公式：Shockley-Queisser triangle（萧基-奎伊瑟极限三角公式），能在短短几分钟内得知双面太阳能板的最大效益，整体来说，双面太阳能可增加15-20%发电效益。

其中萧基-奎伊瑟极限就是太阳能板的转换效率极限所在，半导体无法吸收能量小于自身能隙的光子，即使光子能量大于能隙，半导体吸收光子后还是只能产生跟自身能隙一样的能量，其他能量会以热的形式散失，故一般晶体硅太阳能转换效率最高只有29%。研究团队就是基于热力学研发出该公式，发现能在向下倾斜的三角形线图（line graph）发现最大值。

普渡大学电机工程系教授Muhammad“Ashraf”Alam表示，要如何将一个复杂的物理问题浓缩成优雅简单的三角公式，这需要多年来的建模与研究，如今团队研发的公式将有助于开发商做出更好的决定以及如何设计案场。

研究指出，双面太阳能的效率增益会随着地表反光增加而提高，举个简单的例子，大概就是混凝土与草皮的反光差别，混凝土反光能让双面太阳能发挥更大的功效，而同时研究人员也通过新的公式，认为透明的双面太阳能板对未来的农地与建筑集成太阳能大有裨益，既不会影响光照，也能提高发电量。

于太阳能电池设计面，普渡大学也提出见解，若能控制半导体材料之间的接面（junctions），也能提高双面太阳能的发电效益。通常科学家为了顺利传输电荷，会在不同层之间打造隧道结（tunnel junction），通过量子穿隧效应（quantum tunnelling effect）导通层与层之间的电流，而相较于单接面太阳能，双接面双面太阳能将能有效提高发电效益。

由于双面太阳能的特性，以及太阳能零件越来越便宜，未来或许会有更多开发商看好双面太阳能，根据彭博能源分析，2020年双面太阳能板全球市场占有率可从今年的4%跃增至15%，更有专家估计，到2030年，双面太阳能电池将占全球太阳能市场的一半。