彩繪太陽能光伏建材模塊的創新與應用

隨著全球暖化的威脅日益加劇，傳統的RC建築與木製裝潢，不僅耗費大量的能源與資源，也對環境造成不可逆轉的破壞。

RC建築是以鋼筋混凝土為主要結構材料的建築，是目前最常見的建築形式之一，然而，RC建築的製造與使用過程，會產生大量的碳排放與廢棄物，對環境造成嚴重的負面影響。根據國際能源署的資料，建築物的隱含碳約佔全生命週期碳排放的1/4，剩下的3/4則是營運期間的碳排放，其中，混凝土的生產是建築物隱含碳的主要來源，約佔全球人為碳排放的8%；此外，混凝土的生產也會消耗大量的水、沙、石等天然資源，造成資源枯竭與生態破壞。

木製裝潢是以木材或木質複合材料為主要材料的室內裝飾，是一種常見的裝潢方式，木製裝潢具有天然、溫馨、舒適的特質，也有利於調節室內溫濕度與吸收噪音；然而，木製裝潢的製造與使用過程，除了甲醛之外，也對環境造成不良的影響；首先，木製裝潢的原料來自於樹木，如果沒有妥善的管理與補植，會導致森林砍伐與退化，影響生物多樣性與碳匯功能，其次，木製裝潢的加工與運輸過程，會消耗能源與產生廢氣，增加碳足跡，最後，木製裝潢的使用壽命相對較短，且難以回收再利用，會產生大量的廢棄物。

綜上所述，RC建築與木製裝潢對環境的破壞，不僅影響目前的生態平衡與人類福祉，也威脅未來的氣候變遷與可持續發展。因此，有必要尋找一種更環保、節能、美觀的建材模塊，來取代或減少RC建築與木製裝潢的使用，以實現建築業的綠色轉型。

太陽能的利用分為光伏與光熱兩種，從事跨領域公益創造的盧鴻智博士提出了一種創新的設計，在2017年就陸續申請了兩篇專利(彩色太陽能建築結構與太陽能帷幕建築之線路配置結構)，利用光學膜的藝術設計結合太陽能光伏，開發了一種彩繪太陽能光伏建材模塊，如圖一所示。

這種模塊具有以下的特點：「彩繪」，利用光學膜，實現各種顏色與紋路，如大理石紋與木紋等，節省建築材料與成本，同時友善生態。「模塊化」，利用特殊光學膜紋路設計，使得單一規格的模塊單體，即能讓顏色與紋路都能與相鄰的模塊無縫拼接，形成一個大面積連續紋路的牆面，而且不僅是同向、連反向拼接都能實現紋路連續，提高了美觀與便利性，並且適應未來AI機器人的建築施工。「太陽能光伏」，利用光學膜的透光性，使得每個模塊都能維持較高效的光電轉換率，供應建築的用電需求，實現建築的自給自足與節能減碳。「表面霧化」，霧化的光學膜，不僅可以減少光伏板的反光、降低眩光光害，還能增加光吸收，維持較高的轉換效率。

這種彩繪太陽能光伏建材模塊，不僅具有發電、隔熱、減少眩光光害與美觀等多重功能，也兼顧了環保、節能、減廢等多重目標，是一種具有高度創新性與實用性的建材模塊，適用於建築的西曬外立面牆體，可配合綠建築與低碳建築的相輔相成，為建築業帶來新的契機與競爭力。

盧鴻智不僅開發了彩繪太陽能光伏建材模塊，也將之應用於建築與室內設計中，如圖二所示。展示了其創新與實用的效果：西曬外牆的外側是連續無接縫的大理石紋，採用了同一彩繪太陽能光伏建材模塊單體，拼成一種高貴而典雅的大理石牆，與周圍的建築形成了鮮明的對比。西曬外牆的內側是連續無接縫的木紋，呈現出一種溫暖而自然的木紋紋路，與室內裝潢和諧統一。模塊化組裝，室外大理石牆面與室內的木紋牆面皆來自於同一光伏建材模塊單體，不需要額外裝修，分別呈現出大理石紋與木紋，形成了一種獨特的美感。明框、暗框與點支式等帷幕結構都支持，可透過正反拼接，讓線路布局更簡潔與安全。

這種模塊不僅美觀，還能發電，為住戶提供了部分的用電需求，減少了對外部電網的依賴，也減少了碳排放量；此外，模塊化的特性，能夠快速而簡易地組裝，不需要額外的裝修或維護，節省了時間與成本，也減少了廢棄物的產生。

從建築實施例中，可以看出，盧鴻智的彩繪太陽能光伏建材模塊，不僅能夠取代或減少RC建築與木製裝潢的使用，也能夠與綠建築或低碳建築相輔相成，實現建築的生態化、光伏化、藝術化與低碳化，為建築業、環境、生態與全球暖化帶來益處。