北卡羅萊納州立大學的工程、植物生物學和物理學研究人員進行的一項新建模研究的結果表明。許多溫室可以通過使用透明的太陽能電池板來收集能量，這些能量主要來自植物不用於光合作用的光的波長。
該研究的通訊作者，北卡羅來納州立大學機械與航空工程副教授布倫丹·奧康納（Brendan O'Connor）表示：“植物僅將某些波長的光用於光合作用，我們的想法是創建一個溫室，利用未使用的光來產生能量，同時允許大部分光合作用波段的光通過。我們能夠通過使用有機太陽能電池來做到這一點，因為它們使我們能夠調整太陽能電池吸收的光譜，因此我們可以集中精力使用植物不使用的大部分波長的光。但是，直到現在還不清楚，如果使用這些半透明的，具有波長選擇性的有機太陽能電池，溫室可以捕獲多少能量。”
為了解決這個問題，研究人員使用計算模型來估算溫室如果屋頂上有半透明的有機太陽能電池可以產生多少能量，以及該能量是否足以抵消溫室有效運行所需的能量。該模型的開發是為了估算亞利桑那州、北卡羅來納州和威斯康星州種植番茄的溫室的能源消耗。
奧康納說：“溫室中大量的能源消耗來自加熱和冷卻，因此我們的模型著重於計算維持番茄生長的最佳溫度範圍所需的能量負荷。該模型還計算了將太陽能電池放在屋頂上時溫室在每個位置產生的能量。”
建模是複雜的，因為在太陽能電池產生的電量與它們允許通過的光合作用波段的光量之間要進行復雜的權衡。如果種植者願意犧牲大量的光合作用，他們可以產生更多的能量。
此外，用於此分析的太陽能電池是有效的絕緣體，因為它們反射紅外光。這有助於在夏天使溫室涼爽，而在冬天則可以保暖。
最終結果是，對於許多溫室經營者而言，這種權衡可能很小。特別適用於溫暖或溫帶氣候的溫室。
例如，在亞利桑那州，溫室可以變成能源中立的，不需要外部動力，而僅阻擋10％的光合作用波段。但是，如果種植者願意阻擋更多的光合作用光，它們產生的能量將是操作溫室所需能量的兩倍。在北卡羅來納州，溫室可能會變成能量中性，這樣會阻擋20％的光合作用光。在威斯康星州，使用半透明的太陽能電池無法使溫室變得能量中立-在冬天使溫室保持溫暖需要太多的能量。然而，太陽能電池能滿足高達46％的溫室的能量需求。
奧康納說：“雖然這項技術確實使用了一些植物需要的光，但我們認為對植物生長的影響可以忽略不計，而且這種權衡對種植者而言在經濟上是有意義的。”
論文“通過集成半透明有機太陽能電池實現淨零能耗的溫室氣體”已發表在《焦耳》雜誌上。
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