Ученые из Университета Суонси разработали новый инструмент, помогающий определить оптимальные фотоэлектрические (ФЭ) материалы, способные максимизировать рост сельскохозяйственных культур при одновременной выработке солнечной энергии.

В недавнем исследовании , опубликованном в журнале Solar RRL , ученые с физического факультета университета изучали влияние полупрозрачных фотоэлектрических материалов, размещенных над сельскохозяйственными культурами, что является образцовым применением агровольтаики (солнечные панели в сочетании с сельскохозяйственными установками).

В рамках этой работы группа разработала инновационный бесплатный инструмент, который прогнозирует светопропускание , поглощение и выработку электроэнергии различными фотоэлектрическими материалами практически в любой точке земного шара, используя географические, физические и электрические измерения.

Остин Кей, ведущий автор исследования и кандидат наук в Университете Суонси, сказал: «Эта технология, которая позволяет нам сравнивать многие типы фотоэлектрических материалов, может помочь нам определить, как мы сбалансируем производство продуктов питания и генерацию возобновляемой энергии».

Ключевым фактором оптимизации агровольтаики является выбор подходящего фотоэлектрического материала, что требует понимания того, как материал поглощает различные длины волн (цвета) света, а также его запрещенную зону . Более широкая запрещенная зона означает, что материал может поглощать свет с более высокой энергией и более короткой длиной волны (синий), в то время как более узкая запрещенная зона позволяет поглощать свет с более низкой энергией и большей длиной волны (красный).

Тщательно выбирая фотоэлектрические материалы с определенной шириной запрещенной зоны и свойствами поглощения, исследователи могут точно настраивать «цвет» света, проходящего через полупрозрачные фотоэлектрические элементы, чтобы он попадал на сельскохозяйственные культуры, которые в основном поглощают красный и синий свет для фотосинтеза, отражая зеленый свет.

Руководитель проекта, доцент Ардалан Армин, сказал: «Благодаря оптимизации сочетания солнечных панелей и сельского хозяйства агровольтаика может внести значительный вклад в декарбонизацию сельскохозяйственного сектора. Такой подход не только генерирует чистую энергию , но и повышает продовольственную безопасность».

Солнечные панели или фотоэлектрические модули могут быть внедрены в сельскохозяйственные условия многими способами для обеспечения локальной выработки электроэнергии с минимальным влиянием на производительность фермы. Их можно прикрепить к крышам теплиц или теплиц, а также использовать для создания укрытия для скота.

В свою очередь, скот может сократить расходы на обслуживание, поедая растительность вокруг панелей. Однако тщательное рассмотрение типа скота имеет решающее значение, поскольку некоторые виды, например козы, могут запрыгнуть на фотоэлектрические панели и нанести непоправимый ущерб.