近年來，光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，但與此同時，因相關行業(yè)標準不健全、建設標準不統(tǒng)一等問題，其在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了“與農(nóng)爭光”、“與農(nóng)爭地”等現(xiàn)象，引來不少質疑。針對“與農(nóng)爭光”問題，中國科學技術大學先進技術研究院劉文教授提出一項光伏農(nóng)業(yè)創(chuàng)新解決方案——太陽光譜分離技術。該技術被業(yè)界評價為，“真正做到了種植、太陽能光伏發(fā)電兩不誤”。近日，《中國能源報》記者專訪了劉文教授，了解了該技術的應用前景。

中國能源報：光譜分離技術的提出是基于怎樣的考慮？

劉文：該技術旨在解決作物的光照需求與光伏發(fā)電之間的矛盾。光伏農(nóng)業(yè)主要由光伏企業(yè)來推動，前幾年發(fā)展迅猛。然而，近兩年很多地方發(fā)現(xiàn)光伏農(nóng)業(yè)下種植的農(nóng)作物長勢不夠理想，農(nóng)作物生產(chǎn)效益不及預期。導致這一現(xiàn)象的原因就是農(nóng)作物得不到充足的陽光，光伏發(fā)電與農(nóng)作物生長難免顧此失彼。因此，光伏農(nóng)業(yè)的投資有所減少，這一趨勢也會對光伏扶貧產(chǎn)生不利影響。

就目前情況來看，如果建設光伏農(nóng)業(yè)項目，就需要最大程度利用太陽光，進而保證農(nóng)民收益。

現(xiàn)代植物學研究表明，植物對太陽能的吸收不到1%，因此光伏農(nóng)業(yè)并不是一個“偽命題”。實際上對大部分植物來說，葉綠素吸收進行光合作用需要的光波長都是相近的，而由于太陽光譜很寬，并不是所有太陽光譜成分都對植物生長有益，我們可以將植物所需特定波長的光分離出來，把太陽光10%左右的光譜選擇出來用于農(nóng)作物生長，其他多余的光能再用作光伏發(fā)電。該技術利用光學干涉的原理進行“按需分配”，基本沒有太陽光能損失，就目前實驗結果來看，植物產(chǎn)量和品質良好，同時光伏發(fā)電效率達到9%。

中國能源報：光譜分離技術有哪些創(chuàng)新點？

劉文：這項技術創(chuàng)新性很強，創(chuàng)新點就在于把現(xiàn)代光學的光譜分離技術用于光伏農(nóng)業(yè)。

其實這一創(chuàng)新有一定偶然性，我之前主要從事光纖通信的研究，熟知將多達幾十個特定波長的光集中或者分散到光纖中，并進行傳輸?shù)姆椒ǎ�也就是“波分復用”技術。而植物光合作用所需的光波長也有規(guī)律，我認為在物理上分離太陽光光譜用在植物上是可行的，就開始了實驗。這是“波分復用”技術首次運用在光伏農(nóng)業(yè)中。

自2014年起我們也申請了多項專利。2015年項目組獲得了日內瓦發(fā)明展金獎。2016年G20杭州峰會期間，美國探索發(fā)現(xiàn)頻道Discovery把該項目作為中國創(chuàng)新的一個典型向全球做介紹，也被收錄到《智慧中國》紀錄片中。

中國能源報：相較于目前使用的光伏發(fā)電系統(tǒng)，新技術有哪些優(yōu)勢？

劉文：這套光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的核心技術是聚合物多層干涉濾光膜，采用低成本的塑料聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等高分子材料，利用多層共擠技術，在系統(tǒng)中晶硅電池片用量只有過去傳統(tǒng)平板太陽能系統(tǒng)的1/10，而玻璃板及塑料膜的單位面積成本都比晶硅板低1-2個數(shù)量級。

過去光伏農(nóng)業(yè)方案可以總結為幾何分光和強度分光。采用幾何分光的光伏農(nóng)業(yè)大棚或者野外農(nóng)田，就是晶硅電池板在農(nóng)田面積上有一定占空比，但問題是這樣安排的電池板下部光照不均勻，部分農(nóng)作物實際光照時間往往縮短很多，導致農(nóng)作物產(chǎn)量受到影響。第二種方案采用薄膜太陽能電池片，如常見的非晶硅電池片看起來是半透光的，也就是光電轉換只吸收了一部分陽光。但大多數(shù)薄膜太陽能電池片都不具有按照植物光合作用設計的能帶結構，也就是說透過的剩余陽光從光譜結構上講，并不能恰當?shù)貪M足植物生長的需要。