英国格林威治大学采用BF5太阳辐射传感器进行温室太阳能电池板的研究

英国格林威治大学 E Thompson 博士、光伏公司 Polysolar 和肯特郡 Hugh Lowe Farms 联合开展了一项研究项目，探索英国农场利用太阳能同步生产高品质作物的潜力。

该项目证实太阳能发电与农作物种植可在同一地块协同共存，且无需额外建设新设施。这种模式有望提升农业可持续性、降低土地需求并削减生产成本 —— 目前该项目已吸引多家农业企业及连锁超市实地考察。

作为项目的重要部分，格林威治大学团队正在评估各类彩色（半透明）玻璃太阳能电池板对作物生长的影响。这类电池板可通过分配光波长，同时满足植物光合作用需求与发电功能。在完成绿叶蔬菜的试点研究后，该团队正与其他学术机构的光合作用研究专家展开长期合作。

研究方法与 BF5 传感器应用

该研究主要在肯特郡知名商业软水果种植基地 Hugh Lowe Farms（图 1）开展。英国 Polysolar Ltd. 公司为项目提供了专业的太阳能电池板材料。试装成功后，农场工作人员根据需求对聚乙烯光伏设备进行安装与移动调试。

研究团队在聚乙烯棚顶的弧形结构上，间隔铺设长条形柔性光伏材料条（图 2），并通过试验不同的光伏条排列模式与间隔宽度，实现定制化遮阳效果。多个多隧道试验区种植了经济作物，核心研究目标之一是分析光伏材料（及其产生的阴影）对作物生长态势、健康状态及产量的影响。

BF5 太阳辐射传感器在准确评估穿透聚乙烯的太阳辐射量中发挥关键作用 —— 无论是有色光伏带直接遮挡区域还是无遮挡区域。这些数据帮助研究团队将作物生长特性与抵达农用光伏试验区的光量、光质进行关联性分析。

BF5 传感器（图 3）采用紧凑无移动部件设计，可同步测量直射与漫射太阳辐射，且能根据实验需求灵活调整安装位置。

研究团队在现场部署了两台 BF5 传感器：一台安装于无阴影区域，另一台置于光伏阴影区，以每日获取可靠的辐射量数据。通过这种对比测量，团队能够生成绝对辐射值，并计算全天内光伏板与无板区域抵达作物的光照差异（相关数据见图 4、6、7）。此外，研究人员还利用手持式测光表，在棚内外多个关键点位进行现场测量，典型数据见图 5。

光伏板产生的电力存储于大型电池组中，可满足灌溉系统、电动汽车及农业机器人等多种用电需求。

阶段性研究发现

太阳能电池板改造优势

“在现有农业设施上改造光伏面板，较新建专用太阳能装置更具成本效益。这种模式通过‘农电共生’实现土地集约化利用，避免占用耕地建设独立光伏电站。在试验中，所有光伏系统均直接改造于现有温室结构。”

面板对作物环境的影响

“研究表明，光伏面板形成的遮阴可提升保护性栽培系统的水分利用效率。即使在英国，夏季作物也可能遭受过量光照，导致植物光合作用过强。尽管环境湿度与温度会有轻微波动，但对作物及生长环境的整体影响较小。我们在分子水平观察到光合作用的变化，其中彩色遮阴对不同作物的影响存在差异，这与此前彩色 LED 照明的研究结论一致。目前正探索如何通过有色玻璃系统调控作物营养成分，并评估不同作物的适应性 —— 部分作物在遮阴环境下生长良好，而另一些可能并不适合该系统。”

发电量评估

“柔性光伏板的发电量与屋顶覆盖面积直接相关，而屋顶布局受下方作物种类的影响。保守估算显示，当前在四个大型商业草莓种植区，每公顷每年可发电约100~130MWh。”

有色太阳能板的效应

“彩色半透明光伏板可允许光谱中的橙红光波段抵达植物，同时将蓝紫光转化为电能。前期项目发现，高红光比例下叶类作物的蛋白质含量显著提升。目前研究正拓展至更多作物种类，并在规模化试验中同步监测发电量。”

能源系统的综合效益

“该系统通过发电产生多重经济价值：电力可并入电网出售、抵消农场用电成本或支持自动化设备运行。我们正在评估农光互补系统在降低农业电力消耗方面的潜力，后续将持续更新研究进展。农业用电需求存在季节性波动：夏季发电系统满负荷运行时，可同时为水泵、紫外线处理设备、采摘机器人、农田维护机械等提供电力支持。”

BF5 传感器的应用价值

“BF5 传感器为研究提供了稳定可靠的太阳辐射数据，其测量结果有效补充了手持式点测仪的功能局限。设备坚固紧凑的设计使其可快速安装于关键监测点位，满足动态实验需求。”