科学家认为,这个微型温室可能会改变农业光伏产业的游戏规则

科学家认为,这个微型温室可能会改变农业光伏产业的游戏规则

农业光伏领域既用于耕种,又用于太阳能发电,存在一些基本的后勤问题。也就是说,很难建造既能高效发电又不遮挡农作物生长所需的阳光的建筑物。加州大学洛杉矶分校的一组研究人员最近发现了一种利用有机材料解决这一问题的新方法。该工艺甚至比安装有传统太阳能电池板阵列的传统玻璃屋顶温室效果更好。

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该团队于周一在《自然可持续性》杂志上详细介绍了他们的研究成果,描述了如何整合一层名为 L-谷胱甘肽的天然化学物质来延长半透明太阳能电池的使用寿命,同时提高其效率。加州大学洛杉矶分校萨缪尔利工程学院的材料科学家杨阳解释说,有机材料可以成为农业光伏领域的主要工具,因为它们可以选择性地吸收某些光谱。然而,从历史上看,它们太不稳定,无法在太阳能行业广泛部署。

无机太阳能电池的有机对应物通常会以极快的速度降解,因为阳光会导致它们通过氧化失去电子。通过添加一层薄薄的碳基 L-谷胱甘肽,之前寿命较短的电池在使用 1,000 小时后可以保持 80% 以上的功效——与不使用 L-谷胱甘肽时在相同时间内的功效不到 20% 相比,这是一个重大进步。

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为了测试新的太阳能电池,杨的团队比较了两个玩具屋大小的温室的产量,温室分别种植了西兰花、绿豆和小麦。一个温室的透明玻璃屋顶安装了许多传统的无机太阳能电池板,而另一个温室的天花板完全由半透明的有机电池板阵列组成。令研究人员惊讶的是,半透明温室的作物产量实际上比传统温室更高。该团队认为,这可能是由于 L-谷胱甘肽层阻挡了紫外线和红外线——紫外线通常会损害植物,而红外线会使温室过热,导致作物需要更多的水。

杨教授的团队希望最终能够规模化生产新型有机太阳能电池,以供广泛的工业用途。

新的、高效的、部分有机的设计,以及诸如更多停车场遮篷和更便宜的家用应用等拟议项目,可以帮助确保太阳能成为各国向绿色、可持续能源网过渡的关键工具之一。

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