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半透明的太阳能电池在发电的同时可以促进温室植物的生长
发布日期:2023-03-08 15:58:41  稿源:cnBeta.COM

太阳能农场和传统农业正在争夺土地,而且随着我们对两者需求的增长,这种冲突可能只会越来越严重。加州大学洛杉矶分校的科学家们现在测试了一种将两者结合起来的方法,将半透明的太阳能电池放在温室的玻璃屋顶上,发现它们实际上可以改善里面植物的生长。

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温室和太阳能都需要大量的阳光,所以工程师们尝试将它们建造在同一结构中并不奇怪。实验表明,这基本上是一个双赢的局面--半透明的太阳能电池板可以产生相当数量的电力,同时也不会使植物失去重要的阳光。在某些情况下,植物甚至在那里茁壮成长。

在这项新的研究中,加州大学洛杉矶分校的研究小组对现有配方进行了一些调整。他们从有机太阳能电池开始,这种电池由碳材料制成,可以被制作成透明、灵活的太阳能电池。这听起来非常适合在温室中使用,但缺点是这些有机材料在阳光下会迅速降解。

因此,该团队添加了一种新的成分--一层名为L-谷胱甘肽的化学物质,以防止有机材料氧化和分解。在测试中,将有和没有这种保护层的有机太阳能电池放在太阳光下连续使用了1000小时。那些有额外保护层的电池保持了84%以上的原始效率,而那些没有保护层的电池在该时间内下降到20%以下。

接下来,研究人员将太阳能电池放在模型温室里工作,搭配种植小麦、绿豆和西兰花。每种作物都在两种温室中的一种中生长,一种是透明的玻璃屋顶,上面点缀着一些无机太阳能电池,另一种是屋顶完全由半透明的有机太阳能电池组成。

有机电池显示出13.5%的电力转换效率,并允许21.5%的可见光通过。但这似乎已经足够了--令人惊讶的是,这些温室内的植物的生长甚至比传统温室内的植物长得更好。研究小组认为这是因为L-谷胱甘肽层阻挡了可能损害植物的紫外线,以及可能使温室过热的红外线。

该研究的主要作者Yepin Zhao说:"我们没有想到有机太阳能电池的性能会超过传统的玻璃屋顶温室。但是我们重复了多次实验,结果都是一样的,经过进一步的研究和分析,我们发现植物的生长并不像我们原先想象的那样需要那么多的阳光。事实上,过多的阳光照射可能弊大于利,特别是在加利福尼亚这样的气候条件下,那里的阳光更加充足"。

该团队现在已经成立了一家创业公司,以扩大这些有机太阳能电池的商业生产规模。

该研究发表在《自然-可持续性》杂志上。

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