В рамках исследования по агрофотовольтаике инженеры Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе установили полупрозрачную солнечную крышу на теплицу, и произошли некоторые неожиданные вещи как с крышей, так и с растениями.
Исследователи из инженерной школы имени Сэмюэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали полупрозрачные органические солнечные панели, которые могут поглощать энергию солнечного света, не блокируя свет, необходимый растениям.
Представленное на прошлой неделе в журнале исследование «Достижение устойчивости теплиц путем интеграции стабильных полупрозрачных органических фотовольтаических элементов» было опубликовано на прошлой неделе в журнале Nature Sustainability. Органические солнечные элементы исследовательской группы основаны на углеродных материалах, в отличие от неорганических веществ, используемых в обычных солнечных устройствах.
Солнечная часть исследования
Команда внедрила слой L-глутатиона, трипептидной молекулы, состоящей из трех аминокислот: глутамина, цистеина и глицина. Это антиоксидант, естественно присутствующий в человеческом организме, который продается без рецепта в качестве пищевой добавки для поддержания общего здоровья и благополучия.
Команда обнаружила, что добавление L-глутатиона продлевает срок службы солнечных элементов, повышает их эффективность и при этом пропускает солнечный свет к растениям в прототипе теплицы, который был размером примерно с кукольный домик.
Ведущий научный сотрудник Ян Ян объяснил:
Органические материалы уникально подходят для агрофотовольтаики из-за их избирательной способности поглощать свет. Основным недостатком, который препятствовал их широкому использованию до сих пор, является их недостаточная стабильность.
Органические солнечные элементы имеют тенденцию деградировать быстрее, чем неорганические солнечные элементы, потому что солнечный свет вызывает их окисление и, следовательно, потерю электронов. Исследователи обнаружили, что дополнительный слой L-глутатиона предотвращает окисление других материалов в солнечных элементах. Это, в свою очередь, привело к тому, что органические элементы сохранили более 80% эффективности после 1000 часов непрерывного использования — по сравнению с менее чем 20% без добавленного слоя, согласно новостному бюро Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Растительная часть исследования
Исследователи отслеживали рост таких культур, как пшеница, маш и брокколи, в двух разных экспериментах. В одном они использовали прозрачную стеклянную крышу с участками неорганических солнечных элементов на теплице, а в другом крыша была полностью изготовлена из полупрозрачных органических солнечных элементов.
Культуры в теплице с органической солнечной крышей росли лучше, чем культуры в обычной теплице. Ученые полагают, что это произошло потому, что слой L-глутатиона блокировал как ультрафиолетовые лучи, которые могут препятствовать росту растений, так и инфракрасные лучи, которые могут вызывать перегрев теплиц, заставляя растения нуждаться в большем количестве воды.
Ведущий автор Йепин Чжао сказал:
Мы не ожидали, что органические солнечные элементы превзойдут обычную теплицу со стеклянной крышей.
Но мы повторили эксперименты несколько раз с одинаковыми результатами, и после дальнейших исследований и анализа мы обнаружили, что растениям для роста не требуется столько солнечного света, сколько мы изначально думали. На самом деле, избыточное воздействие солнца может принести больше вреда, чем пользы, особенно в таких климатах, как в Калифорнии, где солнечного света больше.
Исследовательская группа основала стартап в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, целью которого является масштабирование производства органических солнечных элементов для промышленного использования, и они надеются коммерциализировать теплицы с крышами из органических солнечных элементов в будущем.
Читайте также: Эти новые вертикальные солнечные системы специально разработаны для ферм
Фото: Лаборатория Яна Яна/UCLA
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с ведущими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает соответствие цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои сметы. — *реклама*.
Лучший комментарий от Mark Hoheisel
Понравилось 15 людям
Было бы интересно посмотреть в сочетании с другими функциями, такими как светодиодные лампы для выращивания растений, питаемые от аккумуляторов (заряжаемых от фотоэлектрических панелей), чтобы продлить свет до оптимального уровня, увеличить CO2 до оптимального уровня, оптимальную гидропонику или капельный полив и т. д. Вся система может быть более эффективной, чем версии, которые не используют полностью естественный солнечный свет.
Посмотреть все комментарии