八日前，全球最大的太陽能飛機「陽光動力號」飛越太平洋，不用一滴燃油，從夏威夷飛抵美國加州，完成環球之旅中最危險的一程。這在能源史上是標誌性的一刻，西方國家傳媒對此可說是相當重視，美國報章《報導者》還為此發表社論，說陽光動力號該給了世界一個重要的啟發。香港也有報道，不過都只寥寥百字，塞在國際花絮版面的一角。
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太陽能發電取代煤礦石油，香港人大多以為是科學家的天方夜譚，去年政府進行有關能源發展的諮詢後，電能規劃裏幾乎沒有再生能源的蹤影。但最近在研發太陽能電池上突破全球的理大教授徐星全說，太陽能將是全世界的能源趨勢，好多國家的太陽能發電已遍及民間，「我不明白為何香港政府不做，這必然是要由政府牽頭的」。有科學家曾計算，只要地球陸地騰出百分之一鋪設太陽能板，產生的電量，足夠滿足全人類的用電量——如果，現今地球面臨的氣候暖化與能源危機刻不容緩，可以拯救地球的，大概就是太陽能。
這個夢……做了二百年
關於太陽能的夢，人類其實已做了快要二百年，徐星全說，有科學家曾經預測，在幾年內，當利用太陽能生產的電能成本與燃油看齊，太陽能基本上就可取代燃油，夢想也就終於成真了。
這個二百年的故事，從一八三九年說起，當時一個法國科學家發現在光線底下的半導體出現電流以後，人們對於太陽能就開始有了想像，認為永不熄滅的太陽，終究有一天可以給人類源源不絕的能源，不分晝夜照亮地球。不過，人類在研究如何能把太陽的光線化為電源這事上，委實遇上好多困難。一百年後，一九五八年三月，美國第一次在太空科技上運用太陽能，讓太陽能電池組成的電池板推動衛星上的無線電設備；及後，人類開始嘗試把它應用至民生商業上，但由於技術未成熟、成本高昂，直至九十年代，我們最熟悉的大概只是計算機上的小型太陽能板。徐星全說，現今的太陽能科技，用以吸收太陽能、將之轉化為電能的物料主要有幾種，效率最高的是砷化鎵（Gallium arsenide），可把46％太陽能轉換為電壓，但由於這物料太昂貴，一般只用在太空科技上；而可在地球上廣泛使用的，最主要是硅（silicon），「最好的硅，效能可以去到27％，但價錢也是比較貴，不太實際，一般人買的太陽能板，大概是17％至18％」。三年前，徐星全帶領團隊研究一種「新物料」鈣鈦礦（Perovskite），價錢比硅廉宜得多，大概只是硅的五分之一，但效能在三年內由低至1％，經改良後急速增長至今年初的20.4％，是這物料史上最高的效能紀錄，「如果製電池時再加上硅，效能甚至可以去到25.5％，也是全球第一」。
為新物料「供氧」 點石成金
這種「新物料」，其實並不新，十九世紀已被礦物學家發現，不過一直沒有廣泛使用。「其中一個最大的難題，是它並不穩定。」鈣鈦礦曾經在科學界一度成為炙手可熱的物料，「它在高溫的情况底下，電阻是零，本該可以用來做電纜或用在鐵路上，但因為它實在太不穩定，今天電阻是零，明天有可能突然會變，太不可靠了」。大約在四年前，科學界有人開始重新研究它在太陽能的應用上是否可行。徐星全說，他們在接觸鈣鈦礦之初，無從入手，把陽光轉換成電壓的效率，不過1％。「雖然我們不是第一個嘗試的團隊，當時學術界也開始有關於這方面的學術文章，但沒用的，說真的，若跟住paper做就死梗，寫文章的人，總有方法只寫成果，但他究竟如何達到這成果？他們只會寫一部分，最關鍵的技術，不會告訴你。」
如何能把平平無奇的物料變成可造之材，點石成金？科學家主要從三方面着手處理：溫度、濕度、氣體。徐星全說，鈣鈦礦「狀態最好」時，溫度是100℃、濕度要低，「如何知道是100℃、濕度低？這都要靠我們逐一試驗，例如測試溫度，我們要先預備做好一堆鈣鈦礦電池，每個溫度用幾套電池測試，60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃，然後逐套得出數據」。最意想不到的，是加進氧氣後，鈣鈦礦的效能大大提升，「我們的經驗是，大部分半導體都不能用氧氣，氧氣會使它們的表現更差。但有一天，學生跟我說，每次借用別人部門的器材做實驗，得出的結果都比較好。這是出乎意料之外的，那款器材，我們都有，更貴更好，不過我們用的是全氮氣，他們用乾空氣，這才發現，原來氧氣是關鍵」。
漫長科學路 沉迷入實驗室
對一般人來說，徐星全的研究重點在哪，其實並不容易理解，簡單而言，是徐星全利用一種新物料做太陽能電池，相比現在常用的硅，價錢更廉宜、效能更高。我以為，他做出的研究成果能登上世界之冠，是他多年來鑽研太陽能的成果，但他說他其實畢業後一直從事關於光學子的研究，嚴格地說的話，六、七年前才真正接觸太陽能。不過，沒變的是由始至終都醉心科學研究。徐星全說，他曾經問過自己，為什麼會選擇科學為志業，「大學時代，我徘徊在歷史與科學之間，但後來我知道，我對科學更沉迷」。他記得，在做研究生的年頭，實驗室裏的光陰如梭似箭，有一天，早上九時回到實驗室工作，然後第一次低頭看手表，已是下午四時多。「現在不少學生告訴我，讀書有多用功多辛苦，但沒有幾人能打動我，因為我還是學生的時候，幾乎每天在實驗室待至最後一分鐘，乘凌晨二時二十分的尾班車回家。不止一次，趕不及尾班車，唯有在冰天雪地穿過墳場、走二十分鐘的路回家去。」他邊笑邊說，自己不曾感到辛苦，他覺得，如今做了大學教授、繼續在實驗室工作，「就像是全香港人納稅給我買來好貴的遊戲機，每天在實驗室裏玩，玩完之後，仲有人出糧畀我！哈哈哈，我覺得，這是沉迷」。
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「在大學做什麼研究，有時候並不能想做就做，要多方面配合，例如要有相關的儀器。六、七年前，剛巧有理大、研資局和歐雪明勵學教授基金提供資助，可讓我做這方面的研究，於是就試試新花樣。」他當時並沒想到幾年下來的成果這麼大，不過他強調，媒體都誇大了他的成就，鈣鈦礦其實仍在研發階段，距離可以大量生產大陽能板，仍有一段距離，「我不敢說，這物料最後是否能改變世界」。
有一天，取代石油？
太陽能發展近二百年，起初進展其實並不顯著，技術不成熟、研究成本大，二戰前後，人們大量開採礦物燃料，太陽能研究工作甚至陷入低潮。直至七○年代，能源出現危機，人們才開始意識到必須減少對石油的依賴，重新投入研究包括太陽能的再生能源。時至今日，全球面臨氣候暖化，減少使用石油、發展再生能源成為大勢所趨，像德國，再生能源前年終於發展成該國電力供應的最大支柱，當中太陽能增幅最大，佔總發電量百分之五；中國的發展更誇張，「賣手機的華為，也有生產太陽能。我最近看到，他們在沙漠設置大型的太陽能發電場，但在沙漠偏遠，怎監控太陽能板是否都正常運作？他們不用派人去，他們用無人飛機」。
「人類需要多少電能？18TW。而我保守地計算的話，太陽有23000TW，太陽夠照我們有餘。」徐星全說，有科學家曾計算，只要在地球上百分之一的土地鋪上太陽能板，所生產的電能其實就足夠全世界所有人用。太陽能取代石油，並不是天方夜譚，而全球很多國家的人其實都向這方向邁進，除了香港人。「外國有很多人在家鋪太陽能板，生產的電能，並不是用於自己家中，而是駁上電纜，送進電網中。電力公司當然不會主動回購你的電，那對它沒有好處，所以這必須由政府主動立例，發電後政府保證幫你買電，補貼你的電費。」不同國家有不同補貼方案，發展至今，自設太陽能板發電已是一般平民可負擔、甚至有利可圖的事。徐星全十年前到內地看工廠，說當時的太陽能板，平均生產每度電要四十元人民幣；三個月後，跌至二十八元，再四個月後，變成十八元。「現在，不止是太陽能板，說的是整個package，包括變壓器、支撐太陽能板的支架等，生產每度電才1.5美元、大約十元人民幣。往時，一個太陽能發電場要十年才回本，如今只需四至五年。」
澳門用戶產電 電廠回購 香港遠遠落後
只是，在這方面，香港還不及它的姊妹城巿澳門，澳門去年已制定用戶生產電力輸往電網後向電力公司收費的制度，每度電「回購價」約四元澳門幣。那麼，香港算是在什麼階段呢？徐星全反問：「香港有（太陽能發電）咩？」翻看資料，香港兩間電力公司分別在南丫島和晨曦島有設置太陽能發電系統，不過發電量只及總電量0.01％，而政府也不是沒有推動太陽能發展，但措施不外乎在政府建築物或公共設施「按個別場地實際情况加設太陽能發電裝置」。香港民間難以發展太陽能，大多意見認為最大困難是土地問題，不過，先不論土地比香港更少、同樣大廈林立的澳門也可以決心制定回購電力的制度，吸引樓宇業主投資發電設施，徐星全說，太陽能未必能完全滿足香港人的電量需求，但還是有能力減輕香港的污染程度，改善香港人生活質素，例如太陽光加上熱能所能夠產生的電能，「效率高達六成，對於供應冷氣和暖氣很有用」。
雖然時間緊迫，但徐星全認為太陽能還是可以拯救地球。至於如果香港需要拯救的話，則香港人也需要格外努力。「香港人好浪費電能，你去看看燈舖？夜晚你去銅鑼灣，半夜十二時，招牌還亮着，給誰看？香港的交通燈，幾年前仍在用鎢絲燈膽，這很浪費，鎢絲燈膽壽命十年，但因為那是交通燈，壞了會有意外，於是五年就要換，但內地二三線城巿的交通燈，早已用上LED，待燒了才換也不遲，二十粒燈膽，燒咗兩粒，仲有十八粒！香港好像好先進，實際上，根本不是那回事。」
（原文載於2016年5月1日《明報》星期日生活。文章為作者觀點，不代表《明報》立場）