意大利研究人员在实验室规模的温室太阳能光伏屋顶实验中，将基于富集铕铯铅三碘化物(CsPbI3:EuI2)的半透明钙钛矿太阳能光伏与裸玻璃参考物的效果进行了比较，以更好地了解光过滤对菊苣幼苗的影响。

结果表明，尽管光照减少，菊苣幼苗的生长速度比参考设置更快，叶子也更大。他们还估计，这样的温室屋顶将提供“正能量平衡”，可以满足意大利典型温室的能源需求。

这项研究的初衷是，半透明太阳能模块可用于农业光伏，以减轻传统硅光伏可能造成的遮光效应。该团队之所以选择 CsPbI3:EuI2 钙钛矿太阳能电池技术，是因为它具有高功率转换潜力、低生产成本，以及提供光谱过滤和相位稳定性的能力。然而，需要更深入地了解电池技术对植物生长的影响。

之所以选择菊苣作为实验对象，是因为它的尺寸大，而且易于在盆中种植。实验重点是菊苣在实验室规模的温室中生长的初始阶段，使用裸露的玻璃滤光和钙钛矿滤光进行 15 天的光照。一座装有 12 个 LED 的塔充当太阳模拟器。

这个多学科项目包括研究“种子发芽和幼苗生长的各种重复”。研究了植物对环境变化的功能反应，包括核糖核酸(RNA)测序。

“最令人惊讶的发现是，菊苣幼苗在钙钛矿屋顶下表现出增强的生长，RNA 测序揭示了植物对钙钛矿阳光过滤引起的环境变化的适应性反应，”合著者 Raffaella Balestrini 说。

事实上，RNA测序揭示了反映对环境变化的适应性反应的“差异基因表达模式”。

Balestrini 补充道：“我们的研究结果凸显了钙钛矿太阳能电池 (PSC) 对早期植物生长的良好影响，为进一步开展多学科研究以研究其在室内受控作物生产中的应用打开了大门。”

实验室规模的温室将半透明太阳能电池材料与传统的裸露玻璃温室屋顶进行了比较。该电池是一种平面夹层装置，将钙钛矿夹在二氧化钛 (TiO2) 电子传输层 (ETL) 和由聚三芳胺 (PTAA) 制成的空穴传输层 (HTL) 之间，底部电极为氟掺杂氧化锡 (FTO)。前后盖玻璃材料厚度为 2 毫米。

在对 CsPbI3:EuI2 太阳能电池进行特性分析后，研究人员模拟了它在意大利特雷维索的温室屋顶的实际应用，并监测了一年的光伏性能。

为了计算温室作业所需的光伏能源产量，科学家们参考了最近的能源研究，这些研究确定了供暖、制冷、灌溉和照明的年度需求。研究小组指出，种植菊苣或生菜等绿叶蔬菜，对于低能耗结构，需要 1 kWh/m2 至 5 kWh/m2 的能源，而对于高能耗温室，则需要 83kWh/m2 至 222 kWh/m2 的能源，具体数量取决于地理位置。

对实际规模安装的 CsPbI3:EuI2 太阳能光伏系统的模拟表明，生产能力为 243 kWh/m2，该团队表示，这可以满足高强度温室的供暖、制冷、照明和灌溉能源需求。根据该论文，能源产量估算已考虑到模拟性能中可能存在的不准确性。

这项研究成果发表在《自然通讯》杂志上，题为《半透明钙钛矿模块、使用架空光伏板进行广泛测试以及太阳模拟和 RNA 测序技术来评估光照条件变化导致的基因表达变化》 。参与研究的团队成员来自意大利国家研究委员会 (CNR) 微电子与微系统研究所、墨西拿大学和Cicci Research。

“我们仍在进行进一步的研究，以扩大其在现实条件下的大型系统，”论文合著者 Alessandra Albert 说道。