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背景

随着世界各国碳排放目标逐步明确，各种可再生能源之间的性价比之争也愈发激烈。不难想象，在未来，哪种能源拥有最高的发电效率和最低的成本，哪种能源的接受程度就最高。在光伏领域，澳达利亚的学者就进行了一项实验，以验证植物屋顶对太阳能电池板效率的影响。

位于澳大利亚悉尼Barangaroo 区的两座相邻的写字楼的屋顶，最近为研究人员研究植物屋顶对太阳能电池板的影响提供了真实的对照场地。

从结果来看，经过观察，与传统屋顶相比，安装在植物上方的太阳能电池阵列的平均每日功率输出为 39 kW，平均产量比传统屋顶高13%以上。

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澳大利亚的对比研究：植物屋顶vs传统屋顶

该研究由悉尼科技大学的 Peter Irga 为主导，获得了悉尼市议会的资助，以对 International House 的传统屋顶太阳能阵列和Daramu House 的植物屋顶太阳能阵列（称为双太阳能屋顶）进行了研究。

其中一栋写字楼的屋顶安装的是传统的太阳能电池阵列。 而另一栋写字楼的屋顶，则被研究人员用植物和树叶包围太阳能电池板，形成了植物屋顶。


在准备完成之后，研究团队开始了为期8个月的观察，来比较两个太阳能电池阵列的发电量。

研究过程中，他们发现，植物屋顶在发电的高峰时段，太阳能组件的性能提高了 20%，而在整个实验期间也平均提高了 3.6%。

因此，可以推测是由于太阳能组件会在较为凉爽的地方拥有更高的发电效率。

对于太阳光资源丰富的澳大利亚而言，这既是优势也是劣势。优势就是可以利用更多的阳光，从而产生更多的电能。而劣势，或者说略显遗憾的地方，是在强烈阳光的照射下带来的高温。研究人员表示，温度高于25摄氏度后，组件的效率会降低。

在他们研究的八个月内，两个屋顶都产生了大量的太阳能，传统屋顶发电 59.5 MWh，植物屋顶发电 69 MWh。与传统屋顶相比，植物屋顶产生了额外的 9.5 MWh 的电力，相当于价值 2,595 美元的可再生能源。

而其中的原因则被推测为是来自温度的影响，这是因为植物屋顶的表面温度比传统没有植物的屋顶低20摄氏度。

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植物屋顶提高效率的原因：德国的最新研究

德国光伏公司 Polarstern 和威廉·布希纳大学发表的一项研究表明，如果将光伏系统安装在植物屋顶上，其输出功率最多可提高 8%。其中，通过植物的蒸腾和蒸发作用而产生的冷却效果、植物的吸收灰尘的能力以及阳光通过植物叶子的漫反射是增加效率的决定型因素。

植物的蒸腾和蒸发作用

通过植物叶片的蒸腾和蒸发、阴影投射以及光合作用吸收光等各种影响，植物屋顶的环境温度会低于传统屋顶。因此，光伏系统的运行温度也更低。根据研究，在植物屋顶的环境下，太阳能组件的输出功率平均可提高4.35%。根据所使用的技术和地区，这个值甚至可能上升到约 8%左右。

植物的吸收灰尘的能力

这些植物还剋吸收组件的灰尘来过滤空气。据了解，位于城市地区的光伏系统中，与灰尘相关的能量损失高达 30%。而一个植物屋顶每年每平方米可吸附约 2 公斤细小灰尘。具体的数量还与叶片的面积以及该植物对灰尘的抵抗能力有关。

阳光通过植物叶子的漫反射

植物屋顶不仅可以避免灰尘的影响，其叶片对光的反射也可以提高太阳能组件的性能，这是由于植物的叶片可以进行更多的光谱反射。与没有植被的情况相比，植物可以增加远红外光谱的反射，从而提高发电的产量。尤其是薄膜组件，与砾石材质的屋顶相比，植物屋顶可以增加高达 32% 的辐射量。

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植物屋顶的环境优势

除了能增加电池板的效率之外，植物屋顶还有很多环境优势。

屋顶上的植被，可以降低建筑物本身的温度，从而减少建筑物的能耗。如遇暴雨天气，还可以吸收大量的雨水，减少城市内部的雨水径流，降低了城市内涝的风险。

在澳大利亚学者的研究中，研究人员发现，用于对比试验的植物屋顶，在8个月的时间内，总计吸收了9 吨的温室气体，并在暴雨的情况下，每秒吸收600升的雨水。

此外，在城市的中心地带增加生物的多样性，也是一个不容忽视的优势。在澳大利亚研究人员的研究过程中，短短几个月内，植物屋顶就吸引了各种各样的昆虫和鸟类。

 

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其他提高太阳能电池板发电效率的方法

减少阴影

阴影是太阳能电池板发电效率的主要影响因素。在不影响周围环境的前提下，可以尽可能地减少树木，建筑物和其他物件的遮挡。而即使做不到伐木，也可以考虑对高耸的树木进行定期修剪。

凉爽且晴朗的天气

天气条件也是影响太阳能电池板性能的主要因素。人们通常会认为雨雪天气会影响组件的效率，这当然是无需置疑的，但高温的影响却常常被忽略。

英国的一项研究发现，在表面温度达到42 摄氏度之后，每升高1摄氏度，太阳能电池板的效率就会下降 1.1%。因此，除了采用植物屋顶之外，选用多凉爽晴朗天气的用地，或者选用通风好的地方，都可以减少高温对发电效率的影响。


保养组件

灰尘和污垢等常见的堵塞物也会对电池板的效率产生影响。特别是这种植物屋顶，组件上会更加容易堆积鸟类粪便（其中的酸性物质也很可能会腐蚀组件表面）。如果这些污垢不能被及时清理，则会出现局部的阴影，导致太阳光的照射减少，从而降低发电量，甚至还可能会出现热斑效应，进一步危害光伏组件的安全，大大增加了引发火灾的可能性。

因此，对太阳能组件的保养至关重要。而说到保养，其实也不复杂，只要定期进行清洁就可以了。如果鸟类过多的话，还可以考虑使用一些驱鸟装置。

灰尘可以通过冲水或抹布清除，有时光是雨水就能冲刷掉组件上的灰尘。清洁频率没有标准，不过随着组件使用年份的增长，应更频繁地清洁组件，以远离灰尘、污垢和其他堵塞物。 

原标题：提高组件效率的新方法——植物屋顶