近年來，光伏農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，但與此同時(shí)，因相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不健全、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，其在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了“與農(nóng)爭(zhēng)光”、“與農(nóng)爭(zhēng)地”等現(xiàn)象，引來不少質(zhì)疑。針對(duì)“與農(nóng)爭(zhēng)光”問題，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院劉文教授提出一項(xiàng)光伏農(nóng)業(yè)創(chuàng)新解決方案——太陽(yáng)光譜分離技術(shù)。該技術(shù)被業(yè)界評(píng)價(jià)為，“真正做到了種植、太陽(yáng)能光伏發(fā)電兩不誤”。近日，《中國(guó)能源報(bào)》記者專訪了劉文教授，了解了該技術(shù)的應(yīng)用前景。

中國(guó)能源報(bào)：光譜分離技術(shù)的提出是基于怎樣的考慮？

劉文：該技術(shù)旨在解決作物的光照需求與光伏發(fā)電之間的矛盾。光伏農(nóng)業(yè)主要由光伏企業(yè)來推動(dòng)，前幾年發(fā)展迅猛。然而，近兩年很多地方發(fā)現(xiàn)光伏農(nóng)業(yè)下種植的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)不夠理想，農(nóng)作物生產(chǎn)效益不及預(yù)期。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因就是農(nóng)作物得不到充足的陽(yáng)光，光伏發(fā)電與農(nóng)作物生長(zhǎng)難免顧此失彼。因此，光伏農(nóng)業(yè)的投資有所減少，這一趨勢(shì)也會(huì)對(duì)光伏扶貧產(chǎn)生不利影響。

就目前情況來看，如果建設(shè)光伏農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，就需要最大程度利用太陽(yáng)光，進(jìn)而保證農(nóng)民收益。

現(xiàn)代植物學(xué)研究表明，植物對(duì)太陽(yáng)能的吸收不到1%，因此光伏農(nóng)業(yè)并不是一個(gè)“偽命題”。實(shí)際上對(duì)大部分植物來說，葉綠素吸收進(jìn)行光合作用需要的光波長(zhǎng)都是相近的，而由于太陽(yáng)光譜很寬，并不是所有太陽(yáng)光譜成分都對(duì)植物生長(zhǎng)有益，我們可以將植物所需特定波長(zhǎng)的光分離出來，把太陽(yáng)光10%左右的光譜選擇出來用于農(nóng)作物生長(zhǎng)，其他多余的光能再用作光伏發(fā)電。該技術(shù)利用光學(xué)干涉的原理進(jìn)行“按需分配”，基本沒有太陽(yáng)光能損失，就目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，植物產(chǎn)量和品質(zhì)良好，同時(shí)光伏發(fā)電效率達(dá)到9%。

中國(guó)能源報(bào)：光譜分離技術(shù)有哪些創(chuàng)新點(diǎn)？

劉文：這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新性很強(qiáng)，創(chuàng)新點(diǎn)就在于把現(xiàn)代光學(xué)的光譜分離技術(shù)用于光伏農(nóng)業(yè)。

其實(shí)這一創(chuàng)新有一定偶然性，我之前主要從事光纖通信的研究，熟知將多達(dá)幾十個(gè)特定波長(zhǎng)的光集中或者分散到光纖中，并進(jìn)行傳輸?shù)姆椒�，也就是“波分�?fù)用”技術(shù)。而植物光合作用所需的光波長(zhǎng)也有規(guī)律，我認(rèn)為在物理上分離太陽(yáng)光光譜用在植物上是可行的，就開始了實(shí)驗(yàn)。這是“波分復(fù)用”技術(shù)首次運(yùn)用在光伏農(nóng)業(yè)中。

自2014年起我們也申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。2015年項(xiàng)目組獲得了日內(nèi)瓦發(fā)明展金獎(jiǎng)。2016年G20杭州峰會(huì)期間，美國(guó)探索發(fā)現(xiàn)頻道Discovery把該項(xiàng)目作為中國(guó)創(chuàng)新的一個(gè)典型向全球做介紹，也被收錄到《智慧中國(guó)》紀(jì)錄片中。

中國(guó)能源報(bào)：相較于目前使用的光伏發(fā)電系統(tǒng)，新技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)？

劉文：這套光伏農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的核心技術(shù)是聚合物多層干涉濾光膜，采用低成本的塑料聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等高分子材料，利用多層共擠技術(shù)，在系統(tǒng)中晶硅電池片用量只有過去傳統(tǒng)平板太陽(yáng)能系統(tǒng)的1/10，而玻璃板及塑料膜的單位面積成本都比晶硅板低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。

過去光伏農(nóng)業(yè)方案可以總結(jié)為幾何分光和強(qiáng)度分光。采用幾何分光的光伏農(nóng)業(yè)大棚或者野外農(nóng)田，就是晶硅電池板在農(nóng)田面積上有一定占空比，但問題是這樣安排的電池板下部光照不均勻，部分農(nóng)作物實(shí)際光照時(shí)間往往縮短很多，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量受到影響。第二種方案采用薄膜太陽(yáng)能電池片，如常見的非晶硅電池片看起來是半透光的，也就是光電轉(zhuǎn)換只吸收了一部分陽(yáng)光。但大多數(shù)薄膜太陽(yáng)能電池片都不具有按照植物光合作用設(shè)計(jì)的能帶結(jié)構(gòu)，也就是說透過的剩余陽(yáng)光從光譜結(jié)構(gòu)上講，并不能恰當(dāng)?shù)貪M足植物生長(zhǎng)的需要。