农业光伏领域存在一些基本的物流问题。在农业光伏领域,土地既用于农业,也用于太阳能发电。也就是说,很难建造既能有效地产生太阳能,又不会阻挡作物实际生长所需的阳光的结构。加州大学洛杉矶分校的一组研究人员最近发现了一种依赖有机材料的新解决方案。这一过程甚至超过了安装传统太阳能电池板阵列的传统玻璃屋顶温室。
该团队于周一在《科学》杂志上详细介绍了他们的发现,描述了如何将一层天然存在的化学物质L-gluthathion集成在一起,可以延长半透明太阳能电池的寿命,同时提高它们的效率。加州大学洛杉矶分校塞缪尔利工程学院的材料科学家杨洋解释说,有机材料可能是农业光伏发电的主要工具,因为它们可以选择性地吸收某些光谱的光。然而,从历史上看,它们太不稳定,无法广泛应用于太阳能行业。
无机太阳能电池的有机太阳能电池通常降解得非常快,因为阳光会使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,以前寿命短的细胞在使用1000小时后仍能保持80%以上的功效——与同期不使用l -谷胱甘肽时不到20%的功效相比,这是一个重大的进步。
为了测试这种新型太阳能电池,杨的团队比较了两个种植西兰花、绿豆和小麦的娃娃房大小的温室的产量。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面板阵列组成。令研究人员惊讶的是,这种半透明温室实际上比传统温室产量更高。研究小组认为,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,而红外线会使温室温度过高,导致作物需要更多的水。
杨的团队希望最终能够大规模生产这种新型有机太阳能电池,以实现广泛的工业应用。
新的、高效的、部分有机的设计,以及拟议的项目,如更多的停车场雨棚和更便宜的家庭应用,可以帮助确保太阳能作为国家向绿色、可持续能源电网过渡的关键工具之一。