為了驗證這一創新技術,研究人員設計并建造了一個位于西澳大利亞珀斯的溫室。該溫室由四個房間組成,每個房間長8米,寬6米。其中,房間1采用傳統的低鐵超白玻璃,而房間2、3和4則安裝了新型太陽能玻璃。這些太陽能窗戶采用了ClearVue Technologies開發的高透明度光伏玻璃產品,其直接可見光透射率約為60%,總VLT約為70%,功率轉換效率約為3.3%。
溫室內共安裝了153扇透明太陽能窗,它們不僅能夠為風扇、空調、遮陽簾和通風百葉窗供電,還能將剩余能源輸送到電網。在兩個生長季中,研究人員測量了溫室中18種不同作物的產量,以及發電量和耗水量。結果顯示,與房間1相比,采用新型太陽能窗戶的房間2-4可減少57%的能源消耗和29%的用水量。
“透明太陽能光伏窗戶通過捕獲陽光發電,同時允許剩余陽光進入溫室促進植物生長,為前瞻性溫室農業建筑中的自給自足糧食生產提供了可能。”研究團隊解釋道。他們指出,這種窗戶的設計結合了熒光聚光板、光譜選擇性薄膜涂層和定制設計的硅基太陽能電池模塊,實現了高透明度和高效發電。
此外,研究團隊還在全球范圍內對同一結構進行了數值模擬,包括巴西里約熱內盧、中國北京、印度新德里、美國加利福尼亞州洛杉磯、美國紐約州紐約市、以色列海法和法國巴黎等地。計算模型顯示,通過采用適應性強、高效的溫度控制技術,全玻璃太陽能溫室有可能在全球范圍內實現完全自給自足的溫室農業,抵消高達100%的能源消耗。