植物将在太阳能电池温室中生长良好

时间：2021-06-08 15:19:07 来源：

最近的一项研究表明，生菜可以在温室中种植，这种温室可以过滤掉用于产生太阳能的光波长，这证明了在温室中使用透明太阳能电池板发电的可行性。

“我们有点惊讶——植物生长或健康并没有真正减少，”该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学植物生物学教授 Heike Sederoff 说。“这意味着可以实现将透明太阳能电池集成到温室中的想法。”

植物将在太阳能电池温室中生长良好

由于植物不会利用所有波长的光进行光合作用，因此研究人员探索了创建半透明有机太阳能电池的想法，该电池主要吸收植物不依赖的光波长，并将这些太阳能电池整合到温室中。北卡罗来纳州立大学的早期工作重点是太阳能温室可以产生多少能量。根据温室的设计及其所在的位置，太阳能电池可以使许多温室能源中性 - 甚至允许它们产生比它们使用的更多的能量。

但是，直到现在，还不清楚这些半透明的太阳能电池板会如何影响温室作物。

为了解决这个问题，研究人员在温室中种植红叶莴苣 (Lactuca sativa) 作物 30 天——从种子到完全成熟。生长条件，从温度和水到肥料和二氧化碳浓度，都是恒定的——除了光照。

对照组的生菜暴露在全光谱的白光下。其余的生菜被分成三个实验组。这些组中的每一组都通过不同类型的过滤器暴露在光线下，这些过滤器吸收的光波长与不同类型的半透明太阳能电池吸收的光波长相同。

“入射在滤光片上的光总量是相同的，但每个实验组的光的颜色成分不同，”该研究的共同通讯作者、晚安创新杰出物理学教授哈拉尔德·阿德说在北卡罗来纳州。

“具体来说，我们操纵了所有三个过滤器中蓝光与红光的比率，以了解它如何影响植物生长，”Sederoff 说。

为了确定去除各种波长的光的效果，研究人员评估了许多植物特征。例如，研究人员密切关注对种植者、杂货商和消费者很重要的可见特征，例如叶数、叶子大小以及生菜的重量。但他们也评估了植物健康和营养质量的标志，例如植物吸收了多少二氧化碳和各种抗氧化剂的水平。

“我们不仅没有发现对照组和实验组之间存在有意义的差异，而且我们也没有发现不同过滤器之间有任何显着差异，”该研究的共同通讯作者、副教授 Brendan O'Connor 说。北卡罗来纳州机械和航空航天工程专业。

“还有即将开展的工作，将更详细地研究收获各种波长的光如何影响生菜、西红柿和其他作物的生物过程，”Sederoff 说。

“这对太阳能温室的未来很有希望，”阿德说。“如果生产力下降，让种植者使用这项技术将是一个艰难的论点。但现在，关于新温室技术的投资是否会被能源生产和节约所抵消，这是一个简单的经济论点。”

“根据我们在该领域发表之前的工作时就太阳能温室与我联系的人数，许多种植者对此很感兴趣，”奥康纳说。“我认为这种兴趣只会增长。我们已经看到了足够多的概念验证原型，知道这项技术在原则上是可行的，我们只需要看到一家公司实现跨越并开始大规模生产。”

这项工作是在美国国家科学基金会的资助下完成的，经费为 1639429 和 1905901;海军研究办公室，资助 N00014-20-1-2183、N00014-17-1-2242 和 N00014-17-1-2204;北卡罗来纳州立大学;和 NextGen Nano Limited。

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