熱點在光伏系統極為常見。研究顯示超過 3,300,000 塊太陽能板中，有 36.5% 存在熱缺陷，受影響模組平均溫度上升超過 21°C。這些過高溫度會加速材料老化與效能損失，削弱太陽能系統長期經濟效益。數據更顯示熱點在運行僅 3 年內，就會引致 22% 光伏模組故障。香港理工大學研究團隊測試顯示，將這種水凝膠冷卻層應用於太陽能板後，熱點溫度可降低多達 16°C。相比之下，傳統水凝膠只能降溫約 10.7°C，新技術冷卻功率提升至 463.8 W/m²，能在實驗室及系統級測試中增加多達 13% 電力輸出。嚴烱（Jerry Yan）強調水凝膠冷卻技術可解決熱點問題，無需修改現有電路設計。
這種塗層主要由聚丙烯酰胺（PAM）製成，並以氫氧乙基纖維素（HEC）結合加強耐用性。團隊在水凝膠矩陣中加入名為「葉棉線」纖維材料，協助將水分輸送至最熱區域，保持冷卻效果均勻。外層覆蓋一層薄多孔聚四氟乙烯（鐵氟龍）膜層，既能防塵也能管理水分蒸發速度。
香港新加坡應用回本期僅需 3 至 4 年
這種塗層成本效益高且使用方便，特別適合城市環境。以香港及新加坡為案例研究，嚴烱預計這項技術在當地每年發電量將分別增加 6.5% 與 7.0%。在屋頂及建築一體化光伏（BIPV）系統中，該塗層有望回收近一半因熱點造成的電力損失，預計回本期分別僅需 4.5 年及 3.2 年，展現強勁商業潛力。
劉俊偉表示這項設計有助克服傳統水凝膠在長時間使用中常見的裂紋與收縮問題。傳統水凝膠在長期使用後體積收縮可達 46%，而新技術顯著減少裂紋及收縮，將體積收縮率限制在 34% 以內。
發表學術期刊計劃大規模測試
這項研究已發表於學術期刊《Advanced Energy Materials》，題為「透過先進熱點管理提升光伏效率與耐用性」。嚴烱表示團隊下一步計劃在不同氣候環境進行大規模戶外測試，驗證塗層在實際條件下的表現，同時與業界夥伴緊密合作改善生產流程，務求將塗層大規模生產並推向全球市場。團隊亦計劃進一步開發水凝膠蒸發冷卻技術，支援新興光伏技術更廣泛應用。
在全球層面，這項創新技術有潛力抵消約 50% 因熱點造成的 BIPV 系統發電損失，展現其在推動太陽能技術進步方面的重要貢獻。值得一提的是，香港理工大學在太陽能技術領域持續創新，該校團隊在 2025 年曾開發出轉換效率達 33.89% 鈣鈦礦／矽串聯太陽能電池，刷新當時紀錄。
資料來源：PV Magazine、Interesting Engineering
分享到 :
最新影片
