دانشمندان دانشگاه ایالتی کلرادو انجام داده اندسیستم Agrivoltaicتحقیقات میدانی در مورد رشد محصول سبزیجات واقع در زیر ماژول های PV با شفافیت متفاوت. سبزیجات تحت لایه نازک، ماژول های نیمه شفاف تلورید کادمیوم (St-CdTe) با شفافیت 40٪، ماژول های سیلیکون تک کریستالی دو صورت (BF-Si) با شفافیت 5٪ و مات پلی کریستالی رشد می کنند. ماژول های سیلیکونی (O-Si) با شفافیت 0%.
دانشگاهیان گفتند: «فناوری ماژول PV نیمه شفاف (STPV) به عنوان یک راه حل بالقوه برای کاهش اثرات منفی سایه متراکم در سیستم های کشت و در عین حال حفظ تراکم ماژول بالا ظاهر شده است. طبق دانش ما، این اولین آزمایش تحقیقاتی تکراری است که انواع شفافیت ماژول را در محیط مزرعه سبزیجات آبی ارزیابی میکند.
این آزمایش در دو فصل رشد، 2020 و 2021 انجام شد. محل مطالعه در فورت کالینز، کلرادو، ایالات متحده آمریکا، در یک زمین تعیین شده برای تحقیق واقع شد. به طور کلی، رشد شش سبزی مورد آزمایش قرار گرفت: فلفل هالاپینو، فلفل دلمهای، کاهو، کدو حلوایی تابستانی، گوجهفرنگی شکلاتی تاسمانی و گوجهفرنگی مسابقهای قرمز.
این گروه توضیح داد: "سه ردیف کاشته شده در کل سایت وجود داشت - شمال، وسط و جنوب." "کاهو، فلفل و گوجه فرنگی در دو ردیف فرعی افست در 0.۹ متر بستر پوشیده از مالچ پلاستیکی سیاه در ردیفهای شمالی و جنوبی کاشته شدند. کدو سبز منحصراً در ردیف میانی هر دو سال با ۱.۲ متر کاشت شد. فاصله در مرکز."
در مورد ماژول های PV، دانشمندان از هر نوع از سه عدد استفاده کردند. آنها در موقعیت تنظیم شده 35 درجه رو به جنوب، با لبه پایینی ماژول ها 1220 میلی متر بالاتر از سطح زمین و پشت در ارتفاع 2360 میلی متر نصب شدند. ماژول های ST-CdTe دارای توان خروجی 57 وات، BF-Si 360 وات و O-Si دارای 325 وات بودند.
محققان گفتند: "هر یک از 12 کرت فرعی زراعی، شامل هر دو آرایه PV و کرت های کنترل، عرض 4.3 متر و با فاصله 4.3 متر بین کرت های فرعی مجاور را شامل می شود." "با توجه به پیکربندی پایه تک قطبی، سایه ریخته شده از ماژول ها در طول روز جابجا شد. با این کار، محصولات زراعی در اوایل و اواخر روز خورشید مستقیم دریافت کردند، با حداکثر سایه در ساعات اوج روز و بلافاصله در زیر ماژول ها. "
با توجه به نتایج، کدو تابستانی تحت هر سه نوع ماژول، بدون در نظر گرفتن نوع شفافیت ماژول، عملکرد بسیار پایینتری نسبت به نمودار کنترل نشان داد. در حالی که در کرت شاهد، در شرایط آفتاب کامل، کدو 1/5 کیلوگرم در هر بوته عملکرد داشت، در سناریوی BF-Si 2/3 کیلوگرم، در سناریوی O-Si 2/3 کیلوگرم و در سناریوی ST-CdTe 1/4 کیلوگرم رشد کرد.
سایر سبزیجات در تیمار 40% ST-CdTe شفاف میانگین عملکرد برابر یا بالاتر نسبت به شاهد داشتند اما از نظر آماری تفاوت معنیداری نداشتند. فلفل هالاپینو 155 گرم در هر بوته در آفتاب کامل، 161 گرم در BF-Si، 155 گرم در O-Si، و 162 گرم در ST-CdTe، در حالی که فلفل دلمه ای 295 گرم در هر بوته در آفتاب کامل عملکرد داشت. 294 گرم در BF-Si، 278 گرم در O-Si، و 346 گرم در ST-CdTe.
وزن کاهو در هر سر 105 گرم در آفتاب کامل، 126 گرم در BF-Si، 111 گرم در O-Si، و 129 گرم در ST-CdTe بود. گوجه فرنگی های شکلاتی تاسمانی به طور متوسط 926 گرم در هر بوته در آفتاب کامل، 1060 گرم در BFSi، 1069 گرم در O-Si و 1278 گرم در ST-CdTe داشتند. در نهایت، گوجهفرنگیهای مسابقهای قرمز 867 گرم در هر بوته در آفتاب کامل، 733 گرم در BF-Si، 903 گرم در O-Si، و 962 گرم در ST-CdTe داشتند.
محققان نتیجه گرفتند: «بهینه سازی آرایه PV کشاورزی با ماژول های PV نیمه شفاف می تواند تولید کشاورزی را افزایش دهد و در عین حال محافظت اضافی یک سایبان پرانرژی را در سیستم های APV سنتی حفظ کند. تحقیقات بیشتری برای درک بهتر معاوضه اقتصادی بین افزایش شفافیت ماژول در مقایسه با تولید محصول سبزیجات مورد نیاز است، در حالی که افزایش بازده انرژی ناشی از دووجهی بودن ماژول را نیز در نظر می گیرد.
