太陽能美學：將太陽能融入景觀或建築

近幾十年來，太陽能一直被推崇為應對氣候變遷的替代能源。同時，我們也愈來愈常看到太陽能發電場出現在農村景觀之中，或是太陽能板被架設在建築物屋頂上，成為城市景觀的一部分。

為追求永續生活和環境責任，將太陽能板融入現代建築已經成為日益流行的趨勢。在建造能夠利用清潔能源並提升城市景觀視覺吸引力的建築時，功能性與美觀的結合至關重要。現代建築設計採用綜合太陽能解決方案的概念，將太陽能板作為附加建築材料，即建築設計中固有組成部分，將太陽能板溶入外牆、窗戶和建築材料中，將它們轉變為美觀的元素，從而增強整體設計，人們便不再會認為太陽能板是屋頂上笨重且難看的附加物。

圖1. 傳統屋頂太陽能板安裝外觀

(圖片來源：Republic Of Solar)

太陽能外牆：模糊藝術與能源的界限

太陽能美學最引人注目的發展之一是將太陽能板融入建築物外牆。建築師將太陽能板作為動態的、能生產能源的表面，而不是使用傳統的複層材料。這不僅能產生清潔能源，還能將建築轉化為對全天變化的陽光做出反應的活雕塑，同時因太陽能外牆上光影相互作用創造迷人的視覺效果，將建築變成一幅永續藝術的畫布。例如圖2中2020年杜拜世博會的法國館，主題和建築風格為「Lumière, Lumières」（光，啟蒙），體現推廣再生能源的願望。法國館由 Atelier du Prado Architectes 和 Celnikier & Grabli 設計，展館的屋頂和外觀都覆蓋著藍色和綠色的 SunStyle 太陽能瓦片。太陽能建築圍護結構旨在捕捉陽光，並透過互動燈光秀將其能量引入建築物。此專案得益於 SunStyle LTD 開發的色彩技術。

圖2. 2020年杜拜世博會法國館

(圖片來源：SunStyle)

透明太陽能技術：設計的清晰願景

透明太陽能技術發展正在顛覆我們對太陽能板的傳統印象。透過將透明光電板整合到窗戶和玻璃外牆中，這項技術讓自然光穿透建築，同時收集太陽能。這種創新方式不僅保留玻璃建築的美感，還具有雙重功能，提供遮陽效果並產生電力。試想一個世界，每扇窗戶既是景觀視野，也是再生能源的來源。

        將其運用在溫室或需要光照的種植場域，也可以「真正」達到一地兩用的雙贏土地利用，實現農業經營永續與再生能源生產的願望。目前這兩種類型(染料敏化與鈣鈦礦)的太陽能板面臨的挑戰是成本較高及透明度越高發電效能越低。

圖3. 具透明度的染料敏化太陽光電板(dye-sensitized solar cell, DSC)在大樓外牆或窗戶的運用

 (圖片來源：ONG KAI SHENG, 2016)

圖4. 鈣鈦礦透明太陽能板(Perovskite Solar)應用於窗戶或溫室

(圖片來源：台灣鈣鈦礦科技)

圖5. Voltiris 與瑞士公用事業公司Genossenschaft Elektra Baselland (EBL)合作，在瑞士 Eschbach Gemüsebau 進行基於鏡子上的二向色濾光片的波長選擇性光電系統，使下面的植物能夠接收生長所需的光線，同時最佳化太陽能板所需的光線的試點計畫。

(圖片來源：Voltiris)

BIPV（建築整合光電）：融合風格與永續性

建築整合光電（BIPV）代表一種全方位的太陽能應用方式，將光電元件無縫融入建築結構。BIPV 材料，如太陽能屋瓦和太陽能牆板，不僅能取代傳統建築材料，還能發電。這種整合讓建築師能夠保持設計的一致性，而不影響建築的能源產生能力。BIPV 展現太陽能技術的變革力量，重新定義現代建築的美學。例如圖5的龍麟太陽能屋頂建築，為讓日光照進來，天篷上的多個開口形成非常規形狀的屋頂。美學和技術方面之間存在著有趣的緊張關係：太陽能瓦片的顏色是激烈爭論的主題。與專案設計師最初設想的白色相比，黑色在產生太陽能方面效率更高。最終提出一個美觀的解決方案，讓建築物完全被銀灰色的龍鱗太陽能瓦片覆蓋，這樣的佈局使得一年 365 天都能進行太陽能生產。龍鱗屋頂的太陽能瓦片呈菱形排列，可防止風、雨和冰滲入縫隙。與每天同一時間產生峰值能量的平屋頂不同，彎曲的屋頂覆蓋著一種太陽能龍皮，可以在一天中的更長時間內產生能量。龍鱗屋頂帶來的另一項創新是具有獨特塗層技術的高度紋理棱鏡玻璃瓦。玻璃的棱鏡特性可以捕捉通常會從傳統平板太陽能板中逸出的光線。這項技術的另一個好處是它能夠減少可能對飛機飛行員造成問題的反射眩光。四棟建築上安裝的 9 萬塊龍鱗太陽能板將產生 7 MW的再生能源，約佔校園年度能源需求的 40%。

圖6. THE DRAGONSCALE ROOF FROM THE GOOGLE BAY VIEW CAMPUS

(Google灣景校園的龍麟屋頂建築，上圖：建築側面；中圖：空拍屋頂圖；下圖：龍麟太陽能屋頂；圖片來源：SunStyle)

永續景觀：作為設計元素的太陽能陣列

除單棟建築外，太陽能陣列和太陽能農場也正在被重新構思，成為城市景觀設計的一部分。在這些裝置中，太陽能板的排列方式經過精心設計，以創造出具有視覺吸引力的圖案與結構。例如，停車場上的太陽能遮棚不僅能為車輛提供遮蔭，還能同時發電。這類專案為可持續的城市環境做出貢獻，將功能性與美學完美結合。

圖7. 特殊排列的太陽能陣列

(圖片來源：Earth First Consulting)

藝術太陽能裝置：創意與可持續性的交匯點

        一些建築師和藝術家正在突破太陽能美學的界限，創造出同時具備發電功能的大型藝術裝置。雕塑、涼亭和公共藝術作品正在採用內建太陽能板的設計，將公共空間變成可持續創意的展示平台。這些作品不僅能夠產生可再生能源，還成為藝術、科技與環保意識結合的強而有力象徵。例如圖8的棱鏡雲，這個互動藝術品由 1,000 多個太陽能棱鏡組成，它們串在一個框架上。當太陽光線照射到棱鏡上時，經過折射的光之交響曲在城市上空舞動。隨著顏色和圖案的變化對人體動作產生反應，「棱鏡雲」邀請遊客與裝置互動。霍爾的發明透過使用太陽能將藝術與環保技術完美地結合在一起，吸引觀眾並提高人們對再生能源的認識。

圖8. 智慧太陽能樹

(圖片來源：EVT Energy)

圖9. 藝術家莎拉霍爾 (Sarah Hall)的《棱鏡雲》

(圖片來源：Sarah Hall Glass)

圖10. 太陽能向日葵

(圖片來源：Mags Harries & Lajos Héder)

結構的變化：有機材料結構打造融入景觀的農業光電結構設施

        2024年3月，德國Agro Solar Europe開發一種由有機材料製成的特殊安裝結構，可以用於農業光電設施。這個農業光電設施沒有使用鋼鐵，而是使用炭、亞麻和木纖維等材料以及其它未指定的再生原料打造，外型類似樹木，並與景觀完美融合。有機材料的纏繞輕量化結構不僅實現高承載能力，也減少90%天然材料的使用。在重量方面，此結構也比鋼結構輕 90%。透過更好的景觀整合，農業光電系統在民眾中的接受度可以進一步提高。

(圖片來源：Agro Solar Europe)

社區參與：培養對太陽能的認同感

將太陽能板融入現代建築的意義不僅限於美學，還能促進社區參與，提升人們對再生能源的認識。展示太陽能技術的建築成為教育工具，引發關於可持續發展的對話，並激發大眾對綠色未來的共同承諾。隨著越來越多的人接觸並欣賞這些太陽能建築，其設計的接受度與需求也有望持續增長。