透明太陽能電池能無縫整合於窗戶、螢幕等物品的表面，正引領可再生能源的前沿發展，但相關技術仍需克服多項關鍵挑戰，包括在透明度與能量轉換率之間取得平衡，兼具發電效能與美觀設計雙重優勢的半透明有機光伏電池（ST-OPV）因此成為研究熱點。香港理工大學（理大）研究團隊成功開發一項創新評估參數，可用以量度不同光活性材料在 ST-OPV 中的應用潛力，篩選出最佳材料組合，推動研發高效 ST-OPV，並為其用於智能窗戶及可持續建築奠定基礎。
研究人員基於FoMLUE值最優異的材料組合製成的ST-OPV，較同類型產品具備更佳的隔熱性能及運行穩定性，光能利用效率更高達6.05%。
ST-OPV 擁有選擇性吸收陽光、生產成本低及環保等特性，在建築光伏一體化領域中展現出巨大發展空間。為了徹底釋發 ST-OPV 的應用潛力，科學界正嘗試結合不同光活性材料及利用先進器件工程技術，不斷提升 ST-OPV 的能量轉換率及穩定性等，同時讓電池的顏色更加自然，不會對建築物的外觀構成影響。
理大電機及電子工程學系能源轉換技術講座教授、鍾士元爵士可再生能源教授李剛教授聯同研究員俞江升博士，利用他們建立的 FoMLUE 參數篩選了一系列經典光活性材料，通過分析材料的歸一化吸光度，評估其平均可見光透射率、帶隙和電流密度等關鍵參數。研究人員發現以 FoMLUE 值最優異的三元材料組合製成的 ST-OPV，較同類型產品具備更佳的隔熱性能及運行穩定性，光能利用效率更高達 6.05%，刷新半透明太陽能電池的效率紀錄。
由理大電機及電子工程學系能源轉換技術講座教授、鍾士元爵士可再生能源教授李剛教授帶領的研究團隊成功 開 發 一 項 創 新 評 估 參 數FoMLUE ，用以評估光活性材料在半透明有機光伏電池中的應用潛力，為其廣泛商業應用奠定基礎。
此外，研究亦揭示了地理因素對 ST-OPV 性能表現的影響。為了探究 ST-OPV 太陽能窗戶的發電和節能效益，研究團隊建構了一個瞬態模型，模擬電池的功率輸出，從而分析其對建築空間冷暖負荷的影響。該模型應用於中國 371 個城市，結果顯示逾九成的城市實現了年度負荷的正向減排。地理分析更指出，夏季炎熱、冬季溫暖的地區最適合安裝 ST-OPV 玻璃窗戶，其在該些地區達到的年總節能量可高達 1.43 GJ m⁻²。
研究題為「半透明有機光伏電池實現具廣泛地理適應性的可持永續智能窗戶」，成果已發表刊載於《自然通訊》期刊（Nature Communications）。李剛教授表示：「太陽能窗戶作為新興的太陽能光伏應用，為建築光伏一體化、新能源汽車和農業溫室等領域的實際應用開拓新局面。這項研究的成果證實了高效 ST-OPV具備多功能性和地理適應性等多重優勢，可用於建造可持續、節能的智能窗戶，且不影響建築設計完整性，商業化前景相當廣闊。」
展望未來，研究團隊會致力就提升 ST-OPV 的長期穩定性提出創新方案，並推動其向大面積太陽能組件發展，實現 ST-OPV 的商業化應用。
香港理工大學科研團隊成功研發第三代智慧原位熔池精控技術「IntraSpect™」，為高端精密製造領域帶來突破性創新。熔池是焊接過程中金屬受高能量熱源熔化形成的微型液態區域，其內部狀態直接影響焊接質量，惟傳統技術難以在加工過程中實時監測。IntraSpect™結合光學相干斷層掃描及多模態人工智能引擎，打造出可於焊接過程中以微米級精度實時監測熔池內部狀況及捕捉三維形態變化的「工業透視眼」，從源頭解決焊接缺陷這一業界難題。項目現已與多家大灣區企業合作，並積極推動技術商業化，有望延伸應用於醫療器械、航空航太等對焊接品質要求極高的領域。
理大科研團隊成功研發第三代智慧原位熔池精控技術「IntraSpect™」，為高端精密製造領域帶來突破性創新。該研究項目由理大工程學院院長、鄭翼之製造工程學講座教授及材料工程講座教授文効忠教授（右）及工業及系統工程學系助理教授溫燮文教授（左）領導。
IntraSpect™項目由理大工程學院院長、鄭翼之製造工程學講座教授及材料工程講座教授文効忠教授，及工業及系統工程學系助理教授溫燮文教授領導。文教授在高功率激光焊接領域深耕四十載，累積豐富產業合作經驗，深諳業界痛點和實際需求；溫教授則專注精光學儀器設計與微觀動態捕捉技術。兩位教授跨學科協作、優勢互補，使IntraSpect™的研發從起步階段便緊扣工業應用場景。
文効忠教授：「傳統焊接監測主要依賴表面觀察或事後檢測，難以在加工過程中實時掌握熔池內部狀況，輕則導致產品報廢，帶來經濟損失，重則引發安全事故。IntraSpect™從源頭介入，在缺陷尚處萌芽階段便能即時識別和修正，將被動的事後檢測轉化為主動預防，大幅降低廢品率，顯著提升生產效率與產品可靠性。
溫燮文教授解釋：「IntraSpect™猶如為焊接設備裝上『工業透視眼』，能在百萬分之一秒內穿透焊接過程中產生的強光、金屬蒸氣及飛濺干擾，直接量測熔池內部的三維深度與形貌，實現微米級的實時導航。這使機器能在焊接過程中自我修正，達到閉環智能控制。」
文効忠教授， IntraSpect™將被動的事後檢測轉化為主動預防，大幅降低廢品率，顯著提升生產效率與產品可靠性。
經實測驗證，IntraSpect™系統檢測數據與破壞性測試結果誤差低於百分之二，技術指標達國際領先水平。與同類進口產品相比，系統成本降低約一半，企業投資回報週期不足一年。團隊估算，此技術可取代高達七成的破壞性檢測流程，大幅節省材料與時間成本，同時實現百分百全量監控，為每一個焊點立建立完整的質量追溯紀錄。
IntraSpect™首階段主要應用於新能源汽車電池及智能手機等3C電子產品的精密焊接工序。團隊正積極與業界夥伴展開測試合作，將項目轉化為可落地的工業解決方案。長遠而言，技術亦具潛力延伸至醫療器械、航空航天等對焊接品質要求極高的領域。
溫燮文教授表示，IntraSpect™能在百萬分之一秒內穿透焊接過程中產生的強光、金屬蒸氣及飛濺干擾，直接量測熔池內部的三維深度與形貌，實現微米級的實時導航。
理大高級副校長（研究及創新）趙汝恒教授表示：「IntraSpect™充分展現理大在產學研深度融合方面的獨特優勢和潛力。我們不僅致力於前沿科技的原創突破，更著力將科研成果走出校園、走向產業、服務社會。國家『十五五』規劃強調繼續發展新質生產力，而智能製造正是以創新科技驅動產業升級的核心引擎。理大將繼續積極對接國家戰略與特區政府新型工業化政策，為粵港澳大灣區高端製造業升級貢獻力量，進一步鞏固香港作為國際創科中心的獨特地位。
團隊寄望結合香港的科研優勢與大灣區的產業配套，為國家打造更安全、更高效、更智能的高端製造體系，同時為香港經濟高質量發展注入新動能。
