洋红色太阳能电池板可能是农业光伏公司迄今为止最聪明的伎俩

蔬菜农场和太阳能农场都需要充足的阳光和开放空间。但我们如何将有限的土地分配给这两个优先事项呢？一种优雅的解决方案是将农作物和太阳能电池板放在同一块土地上，并在它们之间共享入射阳光的广谱。 《细胞报告物理科学》上的一项新研究利用半透明的光伏电池实现了这一点：它们捕获太阳光的某些波长来发电，同时让对光合作用最关键的波长穿过并到达下面的植物。这项新研究表明，西兰花可以在这些太阳能电池板的洋红色阴影下生长，而不会影响收成。农业光伏计划——将发电厂和太阳能放在同一块土地上——可以帮助我们避免清理更多土地供人类使用。气候研究表明，这种方法可能在美国广大的日光浴地区尤其有效，从德克萨斯州到内布拉斯加州，再到西部的加利福尼亚州。仅将 1% 的美国农田用于农业光伏发电就可以满足全国 20% 的电力需求。但传统的光伏板是不透明的，并且通过遮蔽植物，它们会降低农作物的产量。因此，工程师们正在尝试制造新的光伏电池，将太阳光光谱划分为植物和发电——类似于政府为电视、广播、手机和其他用途划分不同频段的方式。 2020 年的一项研究着眼于允许对光合作用至关重要的红色波长通过的面板，同时收集绿色和蓝色波长来发电。在这些面板下种植的罗勒产量相似，而菠菜产量却下降了。但研究人员估计，通过出售电力和农作物，种植菠菜的农民可以在同一块土地上增加 35% 的收入。在最新的研究中，科学家评估了一种不同类型的半透明面板，它可以让大多数红色和一些蓝色波长通过，从而在植物上投射洋红色的光，同时将其余的大部分转化为电能。他们种植的西兰花生长速度较慢，需要额外 25 天才能收获，但产量大致相同。与此同时，这些洋红色防晒霜改善了下面的小气候，减少了“蒸气压不足”——衡量植物何时需要停止光合作用以避免过度失水的指标。这可能提高了植物将阳光转化为植物生物量的效率，与未遮荫的植物相比，其效率提高了 2.8 至 4.5 倍。遮荫植物的钙、镁和磷等大量营养素的水平高于或相似于未遮荫的植物，而铁、铜和锌等一些微量营养素的水平略低。这只是初步研究。未来的研究应该着眼于更大的土地，跨多个季节、在气候和阳光不同的不同地点进行耕种。这表明，就目前而言，最好还是带着乐观的态度来看待农业光伏的未来。卢等人。 “利用半透明彩色 CdTe 薄膜光伏和农业光伏系统中的西兰花种植来评估土地生产力。” 《细胞报告物理科学》，2026 年。图片：瑞典 Kärrbo Prästgård 农场实验地点的半透明彩色太阳能电池板下生长的西兰花。 ©Silvia 马璐