半透明のマゼンタ太陽電池パネルが営農型太陽光発電の試験でブロッコリーの収穫量を維持

米国農地のわずか1パーセントを営農型太陽光発電（ソーラーシェアリング）、すなわち太陽電池パネルと作物を同じ場所に配置する手法に充てるだけで、国内の電力需要の最大20パーセントを賄える可能性があります。Cell Reports Physical Scienceに掲載された新しい研究は、植物の成長を促すために日光をフィルタリングする半透明の太陽電池セルを使用することで、この目標を達成できる可能性があることを示しています。

波長選択的太陽光技術

従来の太陽電池パネルは不透明であり、植物が光合成に必要とする特定の光の波長を遮ってしまうことがよくあります。これを解決するために、エンジニアは、ラジオやテレビの異なる周波数帯が割り当てられているのと同様に、太陽光のスペクトルを分割する半透明のセルを開発しています。

最新の実験では、テルル化カドミウム（CdTe）薄膜パネルが使用されました。これらのパネルは、ほとんどの赤色と一部の青色の波長を透過させ（作物にマゼンタ色の光を当てる）、残りのスペクトルを捕捉して発電するように設計されました。

この画像は、植物の成長をサポートするために半透明のパネルを使用する営農型太陽光発電の概念を説明しています。

作物の成長とバイオマスへの影響

この研究では、これらのマゼンタ色の日除けの下で栽培されたブロッコリーは、日陰のない植物よりも成長が遅く、成熟するまでにさらに25日間を要しました。しかし、最終的な収穫量は、直射日光の下で栽培されたものとほぼ同等でした。

また、これらのパネルは「飽差（VPD）」を低減することで微気候を改善しました。飽差は、植物が水分損失を防ぐために光合成を停止しなければならない指標です。この環境の変化により、日陰の植物は、日陰のない植物と比較して、太陽光をバイオマスに変換する効率を2.8倍から4.5倍向上させることができました。

栄養プロファイルと限界

研究では、カルシウム、マグネシウム、リンなどのマクロ栄養素は、日陰のない植物よりも高いか同等であることが観察されました。対照的に、鉄、銅、亜鉛を含む一部の微量栄養素は、日陰の作物においてわずかに低くなっていました。

これは予備的な研究であったため、研究者らは、商業規模でこれらの結果を確認するためには、より大きな区画、複数の栽培シーズン、および多様な地理的場所でのさらなる試験が必要であると指摘しています。