Satu pasukan penyelidik di North Carolina State University, bekerjasama dengan sel fotovoltaik organik (OPV) syarikat NextGen Nano, telah menunjukkan cara menambahkan sel suria organik separa lutsinar (OSC) ke rumah hijau membolehkan penanam menjana elektrik dan pada masa yang sama menanam salad, mengurangkan permintaan tenaga rumah hijau. Hasilnya akan meletakkan asas untuk penjanaan kuasa dalam penanaman rumah hijau yang mampan.
Penyelidikan yang diterbitkan di Malaysia Sel melaporkan Sains Fizikal, mendapati salad merah boleh ditanam di rumah hijau dengan OSC yang menapis panjang gelombang cahaya yang digunakan untuk menjana tenaga suria. Ini menunjukkan kemungkinan menggunakan panel solar lutsinar di rumah hijau untuk memenuhi permintaan elektrik yang tinggi, sambil tidak mengurangkan hasil tanaman.
Dalam tempoh 30 hari, empat kumpulan salad telah ditanam di bawah komposisi warna cahaya yang berbeza menggunakan penapis OSC. Ini termasuk kumpulan kawalan yang terdedah kepada spektrum penuh cahaya putih. Tiada perbezaan ketara dalam kandungan berat segar atau klorofil antara kumpulan kawalan dan kumpulan eksperimen ditemui, menunjukkan bahawa mengalihkan bahagian terpilih spektrum cahaya yang diperlukan untuk menjana elektrik tidak menjejaskan pertumbuhan tanaman. Panjang gelombang yang dituai kemudiannya boleh digunakan untuk menyalakan pencahayaan intensif tenaga, pengurusan haba dan sistem pengairan yang diperlukan untuk penanaman rumah hijau.
"Rumah hijau digunakan untuk menanam tumbuhan kerana ia secara drastik meningkatkan hasil dalam iklim bukan asli, sambil mengurangkan penggunaan air dan penggunaan racun perosak berbanding pertanian konvensional," jelas Doktor Carr Ho, saintis penyelidikan di NextGen Nano. “Tetapi kaca rumah hijau mempunyai penebat haba yang lemah, jadi sistem pemanasan dan pengudaraan perlu dipasang untuk membantu mengekalkan keadaan optimum. Bersama-sama dengan pencahayaan tambahan, ini membawa kepada penggunaan tenaga yang besar dan tidak mampan.
"Dengan penyelidikan ini, saintis di NCSU telah menemui cara untuk penanaman rumah hijau tanpa permintaan tenaga yang besar secara tradisinya dikaitkan dengannya," sambung Ho. “Dengan menggunakan OSC dengan salutan optik dan ciri reka bentuk yang betul, penanam boleh menguruskan penghantaran cahaya, penjanaan kuasa dan beban terma dalam rumah hijau untuk produktiviti tinggi pada penggunaan tenaga rendah.
Penggunaan salutan DBR bukan sahaja memberi peluang untuk meningkatkan penjanaan kuasa tetapi ia juga boleh digunakan untuk mengurangkan terlalu panas di rumah hijau. Kami menunjukkan bahawa untuk rumah hijau di Sacramento, California, bilangan jam rumah hijau terlalu panas boleh dikurangkan daripada 280 kepada 82 jam apabila menggunakan OSC dengan DBR ditala untuk memantulkan cahaya NIR. Walaupun ini tidak memberi kesan yang besar terhadap permintaan tenaga, ia dijangka meningkatkan pengeluaran tanaman.
Akhir sekali, menggunakan elektrod OSC yang juga boleh berfungsi sebagai salutan rendah ε ditunjukkan dapat mengurangkan beban pemanasan rumah hijau dengan ketara. Menggabungkan impak minimum yang diperhatikan pada produktiviti tumbuhan, bersama-sama dengan penjanaan kuasa dan pengurusan haba yang lebih baik dengan penggunaan ST-OSC, mencadangkan bahawa penyepaduan OSC dengan rumah hijau adalah strategi yang menjanjikan untuk mencapai pertanian berasaskan rumah hijau intensiti tinggi yang mampan secara alam sekitar.
“Penyelidikan lanjut diperlukan untuk membangunkan OSC yang mampu meningkatkan hasil pengeluaran di rumah hijau. Tetapi penyelidikan yang disokong oleh NextGen Nano pastinya mencadangkan bahawa mengintegrasikan OSC ke dalam penanaman rumah hijau adalah strategi yang menjanjikan untuk mencapai pertanian berasaskan rumah hijau yang mampan dan intensiti tinggi.
Sebagai tambahan kepada sokongan untuk kertas kerja ini, NextGen Nano telah membangunkan peranti OPV berpaten yang boleh digunakan dalam tenaga solar generasi akan datang. Teknologi ini diperbuat daripada biopolimer yang fleksibel, teguh dan mesra bumi dengan tujuan untuk menggantikan sel suria rapuh tradisional yang diperbuat daripada logam berat toksin, seperti perovskit plumbum.
Permintaan pencahayaan di rumah hijau akan bergantung pada lokasi geografi dan tanaman. Walaupun selada ditunjukkan tumbuh dengan baik di bawah ST-OSC, ia diketahui sebagai tanaman yang tahan teduh.7 Untuk tumbuhan yang mempunyai permintaan pencahayaan yang lebih besar, reka bentuk peranti ST-OSC alternatif dan lapisan aktif mungkin diperlukan. Lokasi rumah hijau juga akan menentukan sinaran suria harian memasuki rumah hijau serta keperluan pemanasan dan penyejukan ruang. Dalam bahagian ini, kami mempertimbangkan pertimbangan reka bentuk ST-OSC yang mempengaruhi pengeluaran tanaman, penjanaan elektrik dan beban terma kemudahan.
Kertas penyelidikan penuh boleh diakses pada Laporan Sel laman web. Untuk maklumat lanjut tentang perkembangan produk NextGen Nano yang lain, lawati tapak web syarikat http://nextgen-nano.co.uk/.