龙焱携手科罗拉多州立大学3年实证：碲化镉农业光伏，不止于发电，更在于增产！

导语：在上一篇《从“重光轻农”到“以农为本”：一场农光互补的十年反思》中，我们复盘了行业走过的弯路，也亮明了龙焱“一地两用，农业优先”的价值观。理念需要数据支撑，承诺需要实证检验。本文分享龙焱能源与美国科罗拉多州立大学（Colorado State University）历时三年（2019年-2021年）完成的农光互补对照研究报告的核心成果。这是该领域全球首个重复性田间对照实验，也是首次系统对比不同透光率光伏组件对多种蔬菜产量影响的严谨研究。结论可以用一句话概括：在40%透光率的碲化镉组件下，试验种植蔬菜产量等于甚至高于全日照对照组。碲化镉农业光伏，不止于发电，更在于增产。

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为什么这项研究值得认真对待？

农光互补的概念提出已有十余年，但行业长期缺乏一个基础性问题的科学答案：在光伏板下种菜，到底会不会减产？不同透光率的组件，对产量的影响究竟差多少？

过去的研究多存在两个局限：一是实验周期短，往往只做一个生长季；二是实验设计缺乏重复性，不同处理之间没有严格对照。这使得结论的可靠性大打折扣，也让从业者在选型时缺乏可信的参考依据。

龙焱能源与科罗拉多州立大学园艺与景观建筑系的合作，正是为了填补这一空白。研究团队在美国科罗拉多州柯林斯堡的CSU农业研究与发展教育中心（ARDEC South）开展了为期两个完整生长季（2020-2021）的重复性田间对照实验。实验采用随机完全区组设计，每种处理重复三次，系统比较了四种条件：

全日照对照组（无遮挡）

不透明多晶硅组件（0%透光率）

双面单晶硅组件（约5%透光率）

碲化镉薄膜组件（40%透光率，由龙焱能源提供）

测试作物包括六种：甜椒、墨西哥胡椒、生菜、西葫芦、青色西红柿及红色西红柿。研究结果已发表于国际学术期刊《Heliyon》（2024年），论文标题为《Vegetable crop growth under photovoltaic (PV) modules of varying transparencies》。

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数据说话：六种作物的产量对比

以下数据来自两个生长季（2020-2021）的汇总分析。需要特别说明的是：产量为每株平均重量（克），所有数据均在相同灌溉、施肥和管理条件下获得。

注：西葫芦种植于阵列正中间行，直接位于组件正下方，遮阴强度最大。其余五种作物种植于南北两侧行，光照条件更接近实际农田场景。

数据解读：三个关键发现

第一，碲化镉组件下，五种作物产量均实现增长。

甜椒/灯笼椒增产17.3%，生菜增产22.9%，青色西红柿增产38.0%，红色西红柿增产11.0%，墨西哥辣椒/青椒增产4.5%。这意味着，在40%透光率的碲化镉组件下，五种作物的产量不仅没有下降，反而全面优于全日照对照组。

第二，晶硅组件下，多数作物出现减产。

不透明多晶硅组件下，甜椒/灯笼椒产量从295g降至278g（减产5.8%），红色西红柿番茄从867g降至733g（减产15.5%）。双面单晶硅组件下，红色西红柿同样降至733g。这与碲化镉组件下全面增产的结果形成了鲜明对比。

第三，西葫芦是唯一例外，但原因明确。

西葫芦种植于阵列正中间行，直接位于组件正下方，接收到的光照最少。这一结果恰恰说明：并非所有作物都适合种植在组件正下方，合理的阵列设计和作物布局至关重要。 在实际项目中，西葫芦等喜光作物应种植在阵列边缘或间距较大的区域。

研究人员总结道:“在农业光伏阵列中采用透光碲化镉光伏组件，既能提高农业产量，又能保留传统农业光伏系统对农作物提供的额外保护。今后还需开展更多研究，以更清楚地认识提高组件透明度与蔬菜作物生产之间的经济取舍。进一步的研究还应通过模型模拟，探讨不同组件透明度和布置方式对半干旱气候下作物产量、土壤水分和蒸散速率的影响。”

值得特别强调的是，这项研究揭示的“增产”具有非同寻常的经济意义。在传统农业中，任何增产手段——无论是增施肥料、改良品种、增加灌溉，还是搭建温棚——都需要额外的成本和投入。而利用碲化镉光伏组件实现的增产，是在光伏发电系统本身就在创造收益的前提下实现的。换句话说，这是一种“零成本增产”，甚至是“既增产又增收”的双赢模式。农民不需要为增产多投入一分钱，反而因为棚顶发电获得了额外的能源收益。这正是农光互补区别于所有传统农业增产方式的根本所在。

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科学机理：为什么碲化镉组件能增产？

数据令人振奋，但更重要的是理解背后的科学逻辑。碲化镉组件之所以能实现“增产”，并非偶然，而是源于三个层面的科学机理。

机理一：光谱筛选——把作物“不喜欢”的光反射掉，把“喜欢”的光透过去

农作物生长并不需要所有波段的太阳光。 植物光合作用主要依赖特定波段的光谱：蓝光（约450nm）和红光（约660nm）是光合作用的核心驱动波段，而紫外线、部分长波红外线以及过强的直射光，反而会对作物造成胁迫。

龙焱能源专注薄膜太阳能电池技术，核心能力之一就是通过不同的半导体材料和镀膜工艺，实现对不同波段光谱的精准调控。简单来说，我们可以像“光的定制筛”一样，为不同农作物定制匹配的光谱方案——把作物光合作用不需要甚至有害的光谱反射掉或吸收用来发电，而把作物真正需要的有益光谱精准透过去。 科罗拉多州立大学的实验证实，这种“减害增益”的光谱管理，正是碲化镉组件下作物增产的核心原因之一。

机理二：光质优化——把强光变成柔和的散射光

传晶硅组件不透光，拉大间距后形成的是明暗交替的“斑马线效应”——强光灼射与完全荫蔽反复切换，打乱植物的光合节律。

而碲化镉组件透过的光是均匀、柔和的散射光。实验数据显示，在7月最热时段，碲化镉组件下的空气温度比全日照低约0.4°C，土壤温度（2.5cm深度）平均低3.3°C，最高温差可达9°C。这种均匀柔和的光环境，让作物冠层中下部的叶片也能高效进行光合作用，同时避免了高温胁迫对作物生理过程的抑制。

机理三：微气候调节——保水、降温、防极端天气

碲化镉组件的遮阳效果带来了显著的微气候调节效应：

土壤保湿：遮阳降低了地表蒸发率，保持土壤水分。这对于干旱半干旱地区的农业意义重大。

温度调节：空气温度和土壤温度的降低，减轻了高温对作物生长的抑制。

极端天气防护：光伏棚架为作物提供了半保护性的生长环境，抵御冰雹、强风和过量紫外线辐射。

这三重机理共同作用，形成了一个“棚顶高效发电、棚下优产丰收”的良性循环。这正是龙焱所理解的农光互补——不是光伏板和农作物的零和博弈，而是光和农业的精准协同。

这项研究的意义，不仅在于证明碲化镉组件下作物能够增产，更在于它为行业提供了可复制的方法论。

第一，组件选型有了科学依据。过去农光互补项目选组件，主要看发电效率和成本。现在，我们可以根据作物品种和光照需求，选择匹配的透光率方案。龙焱可提供10%、20%、40%乃至更高透光率的定制化产品，满足不同作物的光谱需求。

第二，作物布局需要科学设计。西葫芦的实验结果提醒我们：喜光作物应种植在阵列边缘或间距较大的区域，而耐阴作物可种植在组件正下方。合理的阵列设计和作物布局，是实现“一地两用、农业优先”的关键。

第三，经济性评估需要纳入增产收益。传统农光项目的经济测算，主要考虑发电收益和土地租金。而这项研究证明，碲化镉组件下的作物增产本身就是一笔可观的收益。以甜椒为例，17.3%的增产意味着每亩可增加数千元的农业收入。叠加发电收益和电费节约，项目的综合收益率将显著提升。

第四，这一模式为政府和社会资本参与乡村振兴提供了全新的路径。这一商业模式之所以能够成立，其核心在于碲化镉组件具有双重属性一一它既是光伏发电器件，又是农业增产的必要设施。正是这种"一物两用”的技术特性，让发电收益有了来源，让增产收益有了抓手。由政府或社会资本投资建设碲化镉农业光伏设施，投资方除了享受发电收益外，还可以通过减免地租的方式，与农户分享农业增产带来的增值收益。对于农民而言，他们在没有任何新增投资的前提下，实现了增产增收一一土地还是那块土地，劳作还是那些劳作，但收入却因为棚顶的光伏系统而实实在在增加了。对于政府而言，在帮助农民增收的同时，也培育了新的税源，增加了当地投资，形成了“政府有税收、企业有回报、农民有收入”的多方共赢格局。这正是龙焱“一地两用，农业优先”理念在经济层面的完整落地。

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结语：实证，是最好的承诺

科罗拉多州立大学的这项研究，是龙焱能源“以农为本”理念的一次严格检验。数据证明，碲化镉组件不仅能够发电，更能够通过光谱调控和微气候调节，为作物创造更优的生长环境，实现真正意义上的增产。

更重要的是，这种增产不是以增加农民负担为代价的。它不需要农民多施一斤肥、多浇一吨水、多投一分钱。光伏系统本身在创造发电收益的同时，还带来了农业的“零成本增产”。这种“既增产又增收”的双赢模式，才是农光互补真正值得大规模推广的底层逻辑。