将光伏技术与农业结合的“农业光伏”系统有望同时实现可再生能源生产和农业可持续发展。然而,传统光伏系统的不透明性会因遮光效应影响植物生长。
为解决这一问题,研究人员提出使用半透明太阳能电池,但其对植物生长和基因表达的影响尚不明确。近期发表于《自然·通讯》的一项研究表明,与传统玻璃屋顶相比,半透明钙钛矿涂层屋顶能显著促进菊苣幼苗的生长。
研究团队通过调整钙钛矿材料的光学特性,优化了光质(如减少紫外光和蓝光,增加红光与远红光比例),从而在保证发电效率的同时,实现了植物生物量增加25%和叶片面积扩大。
文章亮点总结
光质调控促进植物生长
半透明钙钛矿屋顶通过选择性过滤紫外光和蓝光,同时增强红光与远红光比例,触发植物的避荫反应(如茎伸长)和细胞扩张,使菊苣幼苗叶片面积增加25%,生物量显著提升。基因表达适应性变化
转录组分析显示,钙钛矿过滤的光照条件改变了菊苣幼苗的基因表达模式,涉及应激响应、代谢调控和生长相关基因,表明植物能主动适应钙钛矿材料调控的光环境。农业光伏的优化设计
研究采用铯铅卤化物钙钛矿(CsPbI₃:Eu),通过调整带隙(约705 nm)和厚度,平衡透光率与发电效率,为农业光伏系统中“光-电-植物”协同优化提供了新思路。
Allard, C. Semi-transparent perovskites promote radicchio growth. Nat Rev Mater (2025).
https://doi.org/10.1038/s41578-025-00796-0
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