意大利科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的鈣鈦礦太陽能電池溫室屋頂，可以讓菊苣幼苗生長速度更快、葉片更大。該研究提供了鈣鈦礦光伏系統(tǒng)與作物栽培相結(jié)合以及輔助可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的可行性證據(jù)。相關(guān)研究3月12日發(fā)表于《自然—通訊》。
將農(nóng)業(yè)活動(dòng)與可再生能源生產(chǎn)相結(jié)合的傳統(tǒng)方法需要不透明的硅太陽能電池，這會(huì)阻斷陽光從而妨礙植物生長。能將陽光轉(zhuǎn)換成電能的半透明鈣鈦礦太陽能電池或提供了一個(gè)解決辦法，可作為一種整合產(chǎn)能與農(nóng)業(yè)的靈活、可擴(kuò)展、成本效益高的技術(shù)。不過，光過濾對植物生長的影響一直沒有得到充分研究。
意大利國家研究委員會(huì)微電子與微系統(tǒng)研究所的Alessandra Alberti和同事設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模、有一個(gè)半透明鈣鈦礦涂層屋頂?shù)臏厥遥摐厥矣兴膫€(gè)玻璃面板，每個(gè)2.5x2.5平方厘米，并對鈣鈦礦過濾光照下菊苣種子發(fā)芽和幼苗生長進(jìn)行了15天的觀察。他們發(fā)現(xiàn)，與在玻璃屋頂且無鈣鈦礦涂層的溫室中生長的幼苗相比，鈣鈦礦涂層屋頂下的幼苗生長速度更快，葉片更大。
研究者進(jìn)一步分析了在鈣鈦礦太陽能電池下和無涂層玻璃下生長的不同幼苗的基因表達(dá)模式差異。雖然這些幼苗的整體情況相似，但他們發(fā)現(xiàn)在鈣鈦礦太陽能電池下生長的幼苗中，與環(huán)境脅迫反應(yīng)、代謝、生長調(diào)節(jié)以及光感知相關(guān)的基因存在微小的表達(dá)差異。他們認(rèn)為，這些幼苗或已適應(yīng)了在鈣鈦礦條件下的生長。
該研究證明了鈣鈦礦太陽能電池有協(xié)助室內(nèi)糧食生產(chǎn)的潛力。研究者指出，今后仍需開展進(jìn)一步研究探索這些適應(yīng)對提升室內(nèi)環(huán)境下作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的影響。
發(fā)芽的菊苣種子（左）和實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的溫室系統(tǒng)（右）。下圖-在玻璃和鈣鈦礦屋頂下生長的菊苣幼苗。圖片來自:CNR-IMM
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https://doi.org/10.1038s41467-025-56227-9
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