قال الباحثون: "برزت تقنية الألواح الكهروضوئية شبه الشفافة كحلٍّ محتمل للتخفيف من الآثار السلبية للظل الكثيف في أنظمة الزراعة مع الحفاظ على كثافة عالية للألواح. وحسب علمنا، تُعدّ هذه أول تجربة بحثية مُكرَّرة تُقيِّم أنواع شفافية الألواح في حقل خضراوات مروي".

أُجريت التجربة على مدار موسمين زراعيين، عامي 2020 و2021. وكان موقع الدراسة في فورت كولينز، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية، في حقل مُخصص للأبحاث. وبشكل عام، تم اختبار نمو ستة أنواع من الخضراوات: فلفل الهالبينو، والفلفل الحلو، والخس، والكوسا الصيفية، وطماطم الشوكولاتة التسمانية، وطماطم ريد ريسر.

أوضحت المجموعة: "كانت هناك ثلاثة صفوف مزروعة في الموقع بأكمله - شمالي وأوسط وجنوبي. زُرع الخس والفلفل والطماطم في صفين فرعيين متداخلين في أحواض عرضها 0.9 متر، وغُطيت بغطاء بلاستيكي أسود في الصفين الشمالي والجنوبي. أما الكوسا، فقد زُرعت حصريًا في الصف الأوسط في كلا العامين بمسافة 1.2 متر بين النباتات."

أما بالنسبة لوحدات الخلايا الكهروضوئية، فقد استخدم العلماء ثلاث وحدات من كل نوع. تم تركيبها بزاوية 35 درجة باتجاه الجنوب، بحيث يكون حافتها السفلية على ارتفاع 1220 مم فوق سطح الأرض، وخلفيتها على ارتفاع 2360 مم. وكانت القدرة الإنتاجية المقدرة لوحدات ST-CdTe هي 57 واط، ووحدات BF-Si هي 360 واط، ووحدات O-Si هي 325 واط.

قال الباحثون: "امتدت كل قطعة من القطع الفرعية الاثنتي عشرة المخصصة للمحاصيل، والتي شملت كلاً من مصفوفات الخلايا الكهروضوئية وقطع التحكم، على عرض 4.3 متر، مع مسافة 4.3 متر بين القطع الفرعية المتجاورة. وبسبب تصميم التركيب أحادي العمود، تحرك الظل الناتج عن الألواح على مدار اليوم. ونتيجة لذلك، تلقت المحاصيل أشعة الشمس المباشرة في الصباح الباكر وفي وقت متأخر من اليوم، مع أقصى قدر من الظل خلال ساعات الذروة وتحت الألواح مباشرة."

أظهرت النتائج أن محصول القرع الصيفي تحت جميع أنواع الوحدات الثلاثة كان أقل بكثير من محصول قطعة الأرض الضابطة، بغض النظر عن نوع شفافية الوحدة. ففي حين بلغ محصول القرع في قطعة الأرض الضابطة، تحت أشعة الشمس المباشرة، 5.1 كيلوغرام لكل نبتة، بلغ 3.2 كيلوغرام في حالة استخدام وحدة BF-Si، و3.2 كيلوغرام في حالة استخدام وحدة O-Si، و4.1 كيلوغرام في حالة استخدام وحدة ST-CdTe.

حققت الخضراوات الأخرى غلة متوسطة مساوية أو أعلى من المجموعة الضابطة عند معالجتها بطبقة شفافة بنسبة 40% من مادة ST-CdTe، ولكن دون وجود فروق ذات دلالة إحصائية. بلغ محصول الفلفل الحار 155 غرامًا لكل نبتة في ضوء الشمس الكامل، و161 غرامًا في طبقة BF-Si، و155 غرامًا في طبقة O-Si، و162 غرامًا في طبقة ST-CdTe. أما الفلفل الحلو، فقد بلغ محصوله 295 غرامًا لكل نبتة في ضوء الشمس الكامل، و294 غرامًا في طبقة BF-Si، و278 غرامًا في طبقة O-Si، و346 غرامًا في طبقة ST-CdTe.

وخلص الباحثون إلى أن "تحسين مصفوفة الخلايا الكهروضوئية الزراعية باستخدام وحدات كهروضوئية شبه شفافة من شأنه أن يزيد الإنتاج الزراعي مع الحفاظ على الحماية الإضافية التي توفرها مظلة الطاقة في أنظمة الخلايا الكهروضوئية الزراعية التقليدية". وأضافوا: "هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم المفاضلات الاقتصادية بين زيادة شفافية الوحدات مقارنةً بإنتاج المحاصيل الخضرية، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا زيادة إنتاج الطاقة من خلال تصميم الوحدات ثنائية الوجه".

جزء من المقال مقتطف من الشبكة، وتم حذف معلومات الاتصال المتعلقة بانتهاك حقوق الملكية الفكرية.