2026-10-05 07:25 (GMT+8)
瑞典研究團隊成功在同一塊農地上同時進行太陽能發電與青花菜栽培。半透明紫色太陽能板僅讓光合作用所需的光線穿透，同時生產電力，結果顯示土地利用效率提升了18%。
梅拉達倫大學（Mälardalen University）Pietro Elia Campana教授領導的研究團隊，在半透明碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能板下方種植青花菜，結果顯示其吸收陽光效率高於露天栽培，研究成果發表於國際學術期刊《Cell Reports Physical Science》。這是全球首例在一般露天農地中，以選擇適合植物波長的太陽能發電方式，同時實現發電與作物栽培的實證案例。
僅讓光合作用所需的光線穿透
傳統矽晶太陽能板呈深藍色且不透明，下方會形成陰影，難以種植作物。研究團隊打造的紫色半透明太陽能板，能讓葉綠素進行光合作用所必需的藍光（400～500nm）與紅光（600～700nm）穿透至下方。實驗使用的系統各約20平方公尺，規模大於先前採用相同技術的研究。
在製造商標示為50%與70%的兩種面板中，研究團隊實測的光合作用有效輻射（PAR）穿透率分別為13.2%與19.2%。面板的半透明特性並非因為發電電池本身透明，而是透過不透明CdTe電池條之間的間距與彩色濾光（PVB）層來過濾光線。間距越窄，透明度越低，但發電效率隨之提升。
2024年栽培試驗中，太陽能板下方的青花菜因日照量減少，從定植到收穫需104天。露天栽培79天即可收成。不過最終產量相近。收穫的青花菜重量與大小與露天栽培無明顯差異。
青花菜在光線減少時會長出更多葉片以最大化光合作用效率，展現出適應反應。在製造商標示穿透率50%的面板下方，葉片數比露天多31%；70%面板下方則多25%。光利用效率分別最高提升至4.5倍與2.8倍。
半透明面板也發揮了水分保護層的作用。白天青花菜的水分蒸發量減少，相對濕度維持在較高水準。研究團隊說明，在高溫乾燥環境中，太陽能板減輕了作物的水分流失與氣候壓力。
營養成分與土地效率
太陽能板下方生長的青花菜在營養成分方面與露天栽培無顯著差異。鈣、鎂、鉀、氮等巨量營養素與露天水準相近或更高。鈣比露天高51～54%，鎂高25～37%，鉀高32～42%。相較之下，銅、鐵、鋅、錳等微量營養素與水溶性碳水化合物則略低於露天栽培。
研究團隊提出的核心指標是土地利用效率。同時進行太陽能發電與作物栽培時，相同面積下可比單一用途少用18%的土地即可達成相同產出。換言之，複合用途土地1公頃的產量相當於單一用途土地1.18公頃。這是以1公頃安裝500套系統（共10,500片面板，546kWp）為前提，合計栽培期間發電量224.7MWh與青花菜乾重收穫量的計算結果。
碲化鎘薄膜太陽能板的光電轉換效率為7.2%，僅為效率20%以上矽晶太陽能板的30%水準。不過由於可以低傾角設定並密集排列，實際發電量達到同場地既有雙面矽晶系統（325.2MWh）的69.1%。作物收穫量為露天的81.8%，計入面板支架佔用的40%土地損失率後，生產力為既有系統的49.2%。若以接近市場價值的鮮重基準計算，作物貢獻度提升至93%。
擴展至其他作物的可能性
半透明太陽能板預期可應用於青花菜以外的作物。美國科羅拉多州立大學研究團隊2024年曾報告，蕪菁、羅勒、萵苣、青江菜、生薑、地瓜、甜椒、番茄等多種作物在半透明太陽能板下方維持或甚至提高了收穫量。
Campana教授表示，太陽能板產出的電力若用於灌溉或冷藏儲存，可降低農家電費並成為額外收入來源。但他也附帶說明，此次測試的系統仍屬原型階段，需要在更大規模下進行長期栽培試驗。論文明確指出，本次結果是在單一生長季、各處理組單一試驗區所獲得的探索性結果。實驗地點位於瑞典中部、緯度59.5度的高緯度溫帶地區，研究團隊也指出其限制：在日照量較少的地區，收穫延遲可能更長；在生長季較短的地區，青花菜可能無法長到可出貨的尺寸。反之，在更炎熱、日照量更多的地區，面板的遮蔭與波長調節可能對作物更有利。
各國農地太陽能規範
在日本，於農地上方空間安裝面板、下方持續耕作農作的「營農型太陽能發電」，截至2023年度末累計達6,137件，面板下方農地面積達1,361.6公頃。然而，面板下方農作受阻的案例達24%，日本農林水產省將自2027年4月起實施新制度，將遮光率低於30%（或日照量減少低於20%）、最低離地高度3公尺以上、支柱間距4公尺以上訂為「理想的營農型太陽能」標準。本次實驗中，面板下方青花菜接收的光合作用有效輻射（PAR）為露天的13～19%，雖然標準不完全相同，但這是在遠比日本新標準更暗的條件下所獲得的結果。
台灣自2020年7月起，實質上不允許2公頃以下農地專用於太陽能設施，溫室屋頂型太陽能則限制在屋頂面積的40%以內，並要求作物產量維持在原有的70%以上。隨著結合太陽能與農業的嘗試增加，「面板下方是否真的能耕作」的實證數據，其重要性也日益提升。
在再生能源擴張過程中，於農地安裝太陽能板的問題一直存在正反爭議。在「活用閒置土地」的正面論述與「農地減少可能威脅糧食安全」的憂慮相互對立之際，本次研究因提出可同時達成雙重目標的技術可能性而備受關注。
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