中國研究人員們建造了一個(gè)光譜分裂集熱器農(nóng)業(yè)光伏系統(tǒng)（SCAPV）的原型。該系統(tǒng)的光伏轉(zhuǎn)換效率達(dá)9.9%、混合光利用效率為9.05%，平準(zhǔn)化能源成本（LCOE）為0.033美元/千瓦時(shí)。

SCAPV系統(tǒng)。圖片：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)主導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種光譜分裂集熱器農(nóng)業(yè)光伏（SCAPV）系統(tǒng)，并聲稱此系統(tǒng)可以提高多種植物的作物生產(chǎn)力。

該SCAPV系統(tǒng)的工作原理是基于光伏發(fā)電和光合作用的不同光譜響應(yīng)進(jìn)行太陽光光譜分離。根據(jù)這一原理，紅光和藍(lán)光將用于光合作用，因?yàn)樗鼈兊牟ㄩL與植物葉綠素的吸收峰匹配，而其他波長的光線都用于集中式光伏發(fā)電。

該研究小組在最近發(fā)表于《能源轉(zhuǎn)換與管理》雜志上的“光譜分裂集熱器農(nóng)業(yè)光伏技術(shù)提高混合太陽能轉(zhuǎn)換效率”一文中闡述了他們的研究成果。他們強(qiáng)調(diào)，該

系統(tǒng)由三大關(guān)鍵組件構(gòu)成，即實(shí)現(xiàn)光譜分離的多層聚合物膜（MPF）、拋物線槽式集熱器（PTC）和晶體硅太陽能電池。

他們使用由美國工業(yè)集團(tuán)3M公司生產(chǎn)的、具有高透射率的市售MPF。而PTC充當(dāng)柔性MPF的基材，并用作反射器將反射帶導(dǎo)向由美國太陽能電池制造商Sunpower提供的焦點(diǎn)交叉指式背接觸（IBC）光伏電池。

研究人員們進(jìn)一步解釋道：“盡管III-V族多結(jié)太陽能電池具備更高的效率潛力，但晶體硅電池對(duì)于可擴(kuò)展解決方案來說更具成本競爭力，還能在聚光比為3-100的高強(qiáng)度入射輻射下保持高性能。”他們還指出，每個(gè)光伏組件都由三部分組成，即低鐵玻璃前蓋板、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物背板和背面鋁基板。

研究人員表示，光伏電池和MPF的成本分別為0.10美元/瓦和0.02美元/瓦，而包括集熱器和跟蹤器在內(nèi)的硬件成本達(dá)0.57美元/瓦。

研究小組在中國安徽省阜陽市部署了一個(gè)SCAPV系統(tǒng)的原型，以便測試系統(tǒng)性能。該設(shè)施占地422.4平方米，采用雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)。

SCAPV系統(tǒng)的光伏轉(zhuǎn)換效率達(dá)9.9%、混合光利用效率為9.05%。研究人員們表示，這超出了6%左右的最大理論光合效率。

“經(jīng)濟(jì)學(xué)分析顯示，SCAPV系統(tǒng)的平準(zhǔn)化能源成本為0.033美元/千瓦時(shí)，表明具有經(jīng)濟(jì)可行性?！彼麄冞€補(bǔ)充說，在部分陽光下生長的植物具有更高生物量。“雖然這類可調(diào)式光伏系統(tǒng)目前仍缺乏成本競爭力，但它們?cè)谵r(nóng)業(yè)光伏這一利基市場上能夠提供優(yōu)于傳統(tǒng)硅太陽能電池的優(yōu)勢，因此有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化并不斷改進(jìn)。”

今年10月份，研究小組公布了SCAPV系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)。他們?cè)诎不諏?duì)系統(tǒng)進(jìn)行了戶外實(shí)測，發(fā)現(xiàn)每公頃的發(fā)電量為107 MWh。系統(tǒng)的整體效率可達(dá)11.6%，科學(xué)家們稱這是有史以來利用光譜分離技術(shù)創(chuàng)下的最高效率。