【第二屆鈣鈦礦校園創新應用競賽 】東海大學以智慧窗串聯圖書館發電與採光管理
本次鈣鈦礦聯盟展區將展出四件校園作品，其中，第二屆鈣鈦礦校園創新應用競賽金獎團隊「教授說的隊」，以「光譜轉能智慧窗：Perovskite-BIPV 自供電圖書館綠能系統」提出圖書館窗面的整合應用構想。作品由東海大學許珈瑜、林苡臻、余明紘、周禹衡共同設計，田青禾教授指導，嘗試讓窗戶同時回應發電、閱讀採光與環境感知需求。
這項設計關注的不只是窗戶能產生多少電，而是如何把光、電與室內使用需求連成一套系統，讓建築窗面從「被動採光介面」走向「可發電、感測與調控的能源介面」。
一、從閱讀空間出發，讓窗戶回應採光與光熱管理需求
圖書館需要自然光，也需要控制直射陽光、眩光與館藏曝曬。對團隊而言，窗面設計必須同時考慮讀者的使用感受、書籍保存，以及照明與空調的運作需求。若僅把窗戶當作發電建材，仍不足以回應不同天候與空間用途。
因此，作品以圖書館閱覽區、討論室與館藏空間為應用情境，結合半透明鈣鈦礦建築整合太陽能（BIPV），也就是把太陽能發電功能整合進建築構件，並搭配可調整透光程度的電致變色層，讓發電與採光管理一起納入設計。
二、把光轉換、發電與調光接成一條運作流程
智慧窗構想包含三個互相銜接的環節：
光譜轉換與發電。外側導入氮摻雜碳量子點（N-CQDs，Nitrogen-doped Carbon Quantum Dots）光轉換層，目標是把部分紫外光轉換為可見光，再由半透明鈣鈦礦層吸收並轉成電能。這項設計也希望降低紫外光對材料與館藏的影響，實際效益仍需量測確認。
環境感測與判斷。透過紫外線與濕度感測，結合人工智慧物聯網（AIoT），也就是串接環境資料與智慧控制，依設定的模式調整窗面透光度。強日照時偏向遮光，光線不足時則優先保留採光。
儲能與動態調光。規劃以超級電容儲存窗面產生的電力，供感測與電致變色功能使用。電致變色是利用電力改變材料的透光狀態，團隊希望形成「發電、儲能、感測、調光」的自供電閉環，降低控制系統對外部供電的依賴。
這裡的「自供電」主要指智慧窗自身的感測與調光系統，並不代表整座圖書館的照明、空調或除濕設備都能由窗戶供電。濕度感測也不等同於窗戶具備除濕能力，仍須與相關設備協調運作。
三、從展示構想到場域驗證，建立可量測的應用價值
團隊規劃的樣品尺寸為 300 × 300 mm，可調透光率為 30% 至 50%，展示項目涵蓋紫外光轉可見光、發電、感測與動態調光。這些規格提供了概念驗證的起點，後續仍需檢查實際發電功率、儲能充電時間、調光切換速度與循環穩定性，才能評估不同日照條件下的運作表現。
建築導入也需要處理水氧穩定性、多層材料界面、熱累積，以及鉛安全與回收等課題。團隊提出強化封裝、界面設計與雙層安全包覆等因應方向，並規劃從概念驗證、圖書館局部試用，再逐步探索其他校園建築與公共空間。
這件金獎作品的特色，在於從圖書館的實際需求出發，把材料功能、控制流程與場域驗證放進同一個設計。透過聯盟展區的展示，也讓產業與校園有機會共同討論：智慧窗應如何在採光、發電與維護需求之間取得平衡，並建立可供後續導入評估的數據。
歡迎前往鈣鈦礦聯盟展區，認識「教授說的隊」的光譜轉能智慧窗構想，了解青年團隊如何以圖書館為起點，探索鈣鈦礦與智慧建築整合的可能。
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