许多温室可以通过使用透明的太阳能电池板来收集能量，这些能量主要来自植物不用于光合作用的光波长。这些是北卡罗来纳州立大学工程、植物生物学和物理学研究人员进行的一项新的建模研究的结果。

该研究的对应作者布兰登奥康纳说：“植物只利用特定波长的光进行光合作用。这个想法是建立一个温室，利用未使用的光来产生能量，让大部分光合带通过。”北卡罗来纳州立大学机械与航空工程副教授。“我们可以通过使用有机太阳能电池来做到这一点，因为它们使我们能够调整太阳能电池的吸收光谱，因此我们可以集中精力使用大多数植物不使用的光波长。然而，到目前为止，还不清楚如果使用这些半透明和波长选择性的有机太阳能电池，温室能够捕获多少能量。”

为了解决这个问题，研究人员使用计算模型来估计温室屋顶上半透明的有机太阳能电池可以产生多少能量，以及这些能量是否足以抵消温室有效运行所需的能量。该模型是为了估计亚利桑那州、北卡罗来纳州和威斯康星州种植番茄的温室的能耗而开发的。

奥康纳说，“温室中大量的能源消耗来自加热和冷却，因此我们的模型侧重于计算维持番茄生长的最佳温度范围所需的能量负荷。”“该模型还计算了当太阳能电池放置在屋顶上时，温室在每个位置产生的能量。”

建模很复杂，因为在太阳能电池产生的电量和允许通过光合作用带的光量之间存在复杂的权衡。基本上，如果种植者愿意牺牲大量的光合作用，他们可以产生更多的能量。

此外，用于该分析的太阳能电池是有效的绝缘体，因为它们反射红外光。这有助于温室在夏天保持凉爽，在冬天保持温暖。

因此，对于许多温室经营者来说，这种权衡可能很小。特别适合温暖或温带气候的温室。

例如，在亚利桑那州，温室可以变成能量中性，没有任何外部动力，只阻挡10%的光合带。然而，如果种植者愿意阻止更多的光合作用，他们将产生两倍于操作温室所需的能量。在北卡罗莱纳州，温室可能会变成能源中性，阻碍20%的光合作用。在威斯康辛州，使用半透明的太阳能电池不能使温室能量中性——在冬天保持温室温暖需要太多的能量。然而，太阳能电池可以满足温室高达46%的能源需求。

奥康纳说：“虽然这项技术确实使用了一些轻植物所依赖的东西，但我们认为对植物生长的影响可以忽略不计，这种权衡对种植者来说在经济上是有意义的。”

论文《集成半透明有机太阳能电池实现温室气体净零能耗》已在《焦耳》杂志发表。