中國研究人員們建造了一個光譜分裂集熱器農業光伏系統（SCAPV）的原型。該系統的光伏轉換效率達9.9%、混合光利用效率為9.05%，平準化能源成本（LCOE）為0.033美元/千瓦時。

SCAPV系統。圖片：中國科學技術大學

由中國科學技術大學主導的科學家團隊開發了一種光譜分裂集熱器農業光伏（SCAPV）系統，并聲稱此系統可以提高多種植物的作物生產力。

該SCAPV系統的工作原理是基于光伏發電和光合作用的不同光譜響應進行太陽光光譜分離。根據這一原理，紅光和藍光將用于光合作用，因為它們的波長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電。

該研究小組在最近發表于《能源轉換與管理》雜志上的“光譜分裂集熱器農業光伏技術提高混合太陽能轉換效率”一文中闡述了他們的研究成果。他們強調，該

系統由三大關鍵組件構成，即實現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集團3M公司生產的、具有高透射率的市售MPF。而PTC充當柔性MPF的基材，并用作反射器將反射帶導向由美國太陽能電池制造商Sunpower提供的焦點交叉指式背接觸（IBC）光伏電池。

研究人員們進一步解釋道：“盡管III-V族多結太陽能電池具備更高的效率潛力，但晶體硅電池對于可擴展解決方案來說更具成本競爭力，還能在聚光比為3-100的高強度入射輻射下保持高性能。”他們還指出，每個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的硬件成本達0.57美元/瓦。

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

SCAPV系統的光伏轉換效率達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。

“經濟學分析顯示，SCAPV系統的平準化能源成本為0.033美元/千瓦時，表明具有經濟可行性。”他們還補充說，在部分陽光下生長的植物具有更高生物量。“雖然這類可調式光伏系統目前仍缺乏成本競爭力，但它們在農業光伏這一利基市場上能夠提供優于傳統硅太陽能電池的優勢，因此有望實現商業化并不斷改進。”

今年10月份，研究小組公布了SCAPV系統的基本設計。他們在安徽對系統進行了戶外實測，發現每公頃的發電量為107 MWh。系統的整體效率可達11.6%，科學家們稱這是有史以來利用光譜分離技術創下的最高效率。