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【感測器的硬技術】

隨著物聯網 (IoT) 環境的成熟，可與智慧型手機或電腦連接的微型化感測器亦水漲船高。在各種感測器中，電化學因其高靈敏度、快速反應和使用壽命長而具有特殊優勢，但找到可增強標的物的電極材料是挑戰所在。因應微型化需求，感測晶片開始嘗試能兼容多種奈米材料與不同半導體、有機／無機導體的電路，製程亦出現重大演進。相較於傳統矽 (Si) 或氮化鎵 (GaN) 製程，電子印刷更便於製作軟性電路和異質結構，且成本僅需 1/10、乃至 1/100。

除了化學感測器進展神速，物理層面最受矚目的當屬「飛時」(ToF) 雷射感測了，更適用於 1 公里內的近距感測。蘋果 iPhone X 已為 3D 感測打響名號，但內建紅外線測距和光感測器的螢幕「瀏海」設計，卻也因容易遮住應用程式 (APP) 而為人詬病。藉由光波來回時間與光速推算精確距離的 ToF，可補足紅外線精度低、方向性差，有顏色辨識及易受環境光源干擾的缺點；且模組較小，在電路板有限的行動裝置較具優勢。

此外，能源採集 (Energy Harvesting) 搭配充電式電池與超級電容，將太陽能、機械能或射頻能量轉化成電能，已成新興供電途徑。世界首個符合「超低功耗無線通訊」ISO / IEC 國際標準規範的 EnOcean，可收集自然界的微小能量、借助開開動作將動能轉換為電能，免去邊緣節點 (edge node) 更換電池或充電維護的不便，迄今歐美已約有 40 萬棟建築物建置。中國重慶大學亦新研發出由風力驅動、可監測風速和溫度的無線感測器。

麻省理工學院 (MIT) 則藉環境溫度變化開發「熱諧振器」，可從稀薄空氣中採集環境熱能，不須依賴陽光照射、在陰涼處亦可工作。不過，此類「就地取材」的環境能源並非隨時可得，必須善加珍惜使用；此時，感測器的工作模式及參數設定格外重要。另一個須留意的問題是：即使設有超級電容，但它可能因為過度自放電，而浪費辛苦採集到的能量。如何提高轉換效率、盡可能降低晶片本身功耗、極小化啟動電壓並妥善管理採集進來的能量是關鍵所在。

延伸閱讀：
《材料、製程、供電大躍進 感測技術一日千里》
http://compotechasia.com/a/____//2018/0415/38544.html
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學校設太陽能電站 自己的電自己發 !!! - 海峽兩岸的現況分析 （07/03/2016 中國時報）

（執筆：謝錦芳、賴至巧）夏季氣溫飆高，台灣面臨嚴重的限電危機，行政院長林全要求學校節約用電。如果節電之外，自己可以發電，效益更大。

大陸新創公司領創科技率先以眾籌方式為偏遠小學設置太陽能電站，學校可獲得政府20年補貼，既節能又減碳；在台灣，綠點能創也打算透過眾籌，為學校設置太陽光電系統，自己的電自己發。

大陸偏鄉小校 集資設立電站

大陸許多偏鄉地區，因電力不足或電壓不穩，影響供電的品質。領創科技創辦人兼執行長左宇日前在星展基金會「社會企業高峰會」中分享透過眾籌募集資金，為偏遠小學設置太陽能電站的經驗。他指出，「一個5瓩小電站成本約5萬人民幣，近2年來已為5所小學建置太陽能電站。每年發電8萬度，逾2000名學生受益。」

左宇自北京大學物理系畢業後，留學法國取得物理、數學雙碩士。2014年回到中國，他成立領創科技，生產太陽能薄膜電池（CIGS），超薄且可彎曲，可應用在玻璃、塑膠和金屬上，設計成太陽能背包、太陽能自行車、太陽能飛船等，他的目標是「把太陽能量送進每個教室、家庭和辦公室」。

節能又減碳 可獲20年補貼

左宇去年透過眾籌集資，為河北省秦皇島三星口小學裝置太陽能電站，他們用最大功率追蹤技術（MPPT），提高轉換效率，每日可為學校發30度電，學校可獲得政府20年補貼，節能又減碳，一舉數得。今年初，27歲的左宇在一項社會創業大賽中，獲得中國區第二名。

左宇說，「未來準備向企業募款，協助偏鄉建太陽能電站，這不同於一次性捐贈，因為未來20年發電都可獲政府補助，這對偏鄉小學的幫助非常大。」

台灣也在做 收益照顧弱勢

在台灣，綠點能創今年暑假將透過「SolarWe綠能公益平台」為北投社區大學展開群眾募資，目標是「大家出錢大家享用」，下一步也將照顧偏鄉小學。

北投社大是借用新民國中閒置校舍辦學，兩校這回想一起發電。綠點能創策略總監陳惠萍指出，售電收益將回饋給北投社大和新民國中，2成用來維護系統，4成建置社大能源教室，4成照顧新民國中弱勢兒童以及培育未來綠能人才。綠點第一階段規畫先募資建置約15瓩，成本約100萬元，後續則視情況進行。

綠點能創推廣綠能公益，提供社福機構長期而穩定的綠能，同時節能減碳，但原定於4月展開的群募延後至暑假，因為新民國中校舍屬於公有屋頂，目前全台公有屋頂的光電系統多是大型系統廠商融資設置，綠點團隊還得突破現有法令。

獲企業捐贈 嘉義小校賣電受惠

嘉義縣竹崎鄉義仁國小師生近百人，2010年由沅碁光電的校友捐贈74瓩光電系統，學校每年賣電賺得40多萬元，用於推廣多元學習，聘請學生社團3名老師。校長陳信 阯獄﹛A「多虧這筆資金，讓我們做到了偏鄉小校作不到的事情。」

雲林縣古坑鄉華山、山峰、華南、桂林國小、林內鄉成功國小及北港鎮南陽國小等6所小校，於2012年接受企業捐贈9.9瓩光電系統，收益用在營養午餐和幫助弱勢學生。華山國小總務主任黃仁甫表示，去年賣電收入約8萬元，「對學校也不無小補」。

檢討現行法規 提供對公益與社區更加友善的綠能環境

行政院能源及減碳辦公室副執行長林子倫表示，縣市政府設定的條件有利於大型業者，小型業者或像他們這樣的公益型很難有生存空間，國外已有很多能源合作社，但台灣目前只有綠點一家經營社區型綠能，「政府是否應該維持一個空間，鼓勵綠能公益參與，值得省思。」

太陽能量取之不盡，如何透過創新方法提供偏鄉學校或弱勢族群乾淨穩定的能源，進一步拉近城鄉差距，有賴兩岸年輕人共同努力。(中國時報)

圖片說明：
嘉義市志航國小將校園大樓屋頂全數安裝太陽能電板，能遮陽隔熱、節省冷氣費，還有售電回餽金。

文章內容原始資料來源：
http://www.chinatimes.com/newspapers/20160703000298-260114

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美國麻省理工學院(MIT)的研究人員展示如何將寬頻的陽光轉換成可為太陽光電(PV)電池精確調諧的窄頻熱輻射，從而提高傳統太陽光電電池的轉換效率。
http://www.eettaiwan.com/news/article/20160526-solar-cell