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讓手機更持久-太陽能板螢幕

102/07/25 10545

陳永平｜國立交通大學電機工程學系暨科技與社會中心智庫研究團隊

在大都會生活圈中，行動上網已是重要的溝通、娛樂、資訊或謀生工具，然因手機大幅使用而導致電池能源不足的問題，確實令人傷透腦筋；為因應民眾困擾，而在捷運站或公共場合適時提供手機充電乃成為政府便民的重要措施。但因充電仍是以公共電力為主，耗電又耗時，不利節能減碳之推展，因此科技界在手機充電議題上，仍有相當大的發揮空間。

目前在智慧型手機的電池技術尚無法突破之情況下，增加電池容量、隨時充電乃成為折中方案。2013年6月，美國無線運營商AT&T公司開始陸續在紐約市提供25個太陽能充電站，方便移動用戶隨時充電；2013年2月，在「全球行動通訊大會」上，法國Wysips公司展示1款搭配太陽能光電薄膜的智慧型手機原型，以提升電池續航力。

手機充電技術包括充電器與電池兩部分，目前傳統充電器仍是主流，近年來主要著重於電池技術之改良；輕薄的鋰電池具高效率與大容量特性，成為手機的最愛，但充電器之使用仍是每天無可避免的例行公事。而為了讓充電器使用更便利，不再受限於有線連接方式，無線充電業者在這一兩年內不斷提升技術，於手機市場開疆闢地，並以簡易的充電方式當作賣點，雖然價位偏高，仍有許多喜歡嚐新的使用者趨之若鶩。

無線充電技術主要包括：電磁感應、磁耦共振、雷射感應與微波感應等四類；其中只有電磁感應較為成熟且已商品化，其餘都還在嘗試或開發階段。

雖然電磁感應是充電技術的主流，但仍有許多技術上之瓶頸需克服，如：轉換效率低─僅70%、感應有效距離短─在10公分上下、指向性過高─些微偏差即導致無法正常供電，由於這些是電磁感應技術的先天缺失，要加以改良並不容易，因此科技界仍在進一步追求與開發其他更可行的無線充電技術。
除了充電方式外，通訊業界在使用能源部分也有不同的創意。美國紐約已開始使用25個太陽能充電站，免費提供手機充電之用，雖然這是由AT&T無線通訊業者與紐約市政府所共同合作的計畫，但是服務的對象並沒有限制在特定的無線營運廠商或手機介面。

每個太陽能充電站配有3片太陽能板，所產生的電力會儲存在168瓦的鋰電池，可支撐一整個晚上或5個缺乏陽光的白天；充電時可選擇2個小時內充滿，或在30分鐘內充入30%的電量。初期這些充電站將在紐約聯合廣場公園、洛克威海灘等知名景點試用，若效果不錯，還可能會擴展到美國其它城市。
事實上，太陽能充電站在節能減碳議題上具有正面意義，因為它是使用綠色能源充電，即便是大量使用或是效率不高，也不會有任何碳排放之疑慮，因此若能在世界各地廣為設立，對於地球暖化之減緩應有所助益。

太陽能板除了可用在公園充電站外，還可加裝在個人的手機上。亦即將太陽能板加裝在螢幕另一側，希望延長手機內裝電池之使用時間，且在手機能源不足時，可直接擺置在陽光下充電。不過，這並非是個可讓使用者接受之設計，因手機在使用時，螢幕通常是朝上，使得背面的太陽能板難以接收光源；而當電源不足時，太陽能板必須朝上才能產生電能，使得向下的螢幕容易造成磨損。基於以上考量，太陽能板與螢幕需置於同側才是正確擺置方式，而這正太陽能手機的難題所在。

目前已有不少公司與學術單位投入太陽能手機之技術研發，他們不再將太陽能板平貼在背面，而是將光伏電池直接植入螢幕面板或玻璃之中，其中以法國SunPartner公司所提的技術最具巧思與商用價值。其主要是將光伏電池製成條紋形式，再與同為條紋狀的透明薄膜相間交替排列成一平面，接著以相鄰的1條光伏電池與1條透明薄膜為1組，每組都加上1個半圓柱狀的透鏡，這些外加的透鏡形成1片波形的透鏡層。

利用光線折射原理，SunPartner公司的太陽能螢幕除了可將陽光聚焦在光伏電池以外，也會將薄膜後面影像放大，並清楚顯示在螢幕上。這種設計雖造成螢幕透明度無法達到100%，不過卻可為電池帶來近20%的續航力，確實是個相當不錯的設計，我們應該很快地就可看到類似產品問世。（本文由國科會補助｢新媒體科普傳播實作計畫─電機科技新知與社會風險之溝通｣執行團隊撰稿）

責任編輯：黃承揚｜英商牛津儀器海外行銷有限公司

科發月刊(5221)

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