Aumentando a produção de alface em 400%! O módulo fotovoltaico mais adequado para a agricultura é este?

No verão de 2025, uma equipe de pesquisa da Western University, no Canadá, concluiu um experimento inovador em condições externas excepcionalmente quentes: o cultivo de alface romana orgânica sob a sombra de 13 árvores diferentes. Módulo fotovoltaicosOs resultados mostraram que a produção de alface sob módulos fotovoltaicos de película fina de telureto de cádmio aumentou mais de 400% em comparação com o grupo de controle sem sombreamento e 200% em comparação com a produção média nacional em um ano típico da região!

Pode-se dizer que este experimento revolucionou a compreensão tradicional das pessoas sobre a relação entre "energia fotovoltaica e agricultura" — de "energia fotovoltaica competindo com as plantações por terra" para "energia fotovoltaica potencializando as plantações" — e trouxe o telureto de cádmio, uma tecnologia fotovoltaica de película fina há muito ofuscada pelos módulos de silício cristalino, para um conhecimento público mais amplo.

Parte 1: Primeiras Impressões sobre o Experimento
No verão de 2025, London, Ontário, Canadá, vivenciou uma onda de calor excepcionalmente prolongada, com 18 dias consecutivos acima de 30°C. Isso representou uma ameaça fatal para o cultivo da alface romana, uma variedade de clima frio — as altas temperaturas causaram facilmente o murchamento das folhas e o florescimento precoce, impactando severamente a produtividade e a qualidade. O experimento conduzido pela equipe de Uzal Jamil na Western University, no Canadá, visa explorar a integração ideal da tecnologia fotovoltaica e da produção agrícola sob tais condições adversas.

Para garantir o rigor científico do experimento, a equipe elaborou um plano rigoroso: os dispositivos fotovoltaicos foram projetados uniformemente com uma altura de borda frontal de 2,0 metros e uma altura de borda traseira de 2,8 metros, com os módulos inclinados para o sul em um ângulo de 34 graus para simular uma estufa fotovoltaica real; 13 tipos de módulos fotovoltaicos (incluindo silício cristalino tradicional e filmes finos coloridos) foram selecionados, com foco no teste do desempenho de módulos de filme fino de telureto de cádmio sob diferentes níveis de transmitância de luz; alface em vasos foi plantada sob cada um deles. Sistema fotovoltaicoUm grupo de controle com três vasos de alface sem sombreamento foi criado para eliminar a interferência de variáveis. A equipe também utilizou a produtividade média por vaso de alface no Canadá em 2022 como referência — um ano com clima ameno e poucas temperaturas altas, típico para o cultivo de alface. Os dados foram obtidos de um censo agrícola, permitindo uma extrapolação precisa da aplicação da tecnologia em todo o país.

Os resultados dos testes superaram as expectativas: entre as 13 configurações, o módulo de película fina de telureto de cádmio apresentou o melhor desempenho. O módulo azul de telureto de cádmio com 60% de transmitância luminosa aumentou a produção de alface em mais de 400% em comparação com o grupo de controle sem sombreamento e em 200% em comparação com a produção média de 2022!

O principal valor deste estudo reside em demonstrar que os módulos fotovoltaicos podem auxiliar no crescimento das culturas por meio de um design personalizado. Uzal Jamil, pesquisador de comunicação, afirmou em entrevista à imprensa que, sob temperaturas extremamente altas, o efeito de sombreamento do módulo de telureto de cádmio reduz efetivamente a temperatura do campo, evitando que a alface sofra estresse térmico. Sua transmitância de luz e características espectrais personalizáveis ​​podem atender precisamente às necessidades da fotossíntese da alface, alcançando o duplo benefício de "geração de energia e aumento da produtividade".

Mais empolgante ainda é que, se essa tecnologia for promovida em todas as áreas produtoras de alface no Canadá, poderá aumentar a produção anual em 392.000 toneladas, gerando benefícios econômicos de 62,9 bilhões de dólares canadenses (aproximadamente 46,6 bilhões de dólares americanos) ao longo de 25 anos, além de reduzir as emissões de CO2 em 6,4 milhões de toneladas, contribuindo efetivamente para a neutralidade de carbono na agricultura.

Parte 2: Tecnologia Revelada – O “Gene Agrícola” Insustituível dos Módulos de Silício Cristalino

A principal razão pela qual os módulos de telureto de cádmio (CdT) "retornaram" ao cenário agrícola reside em suas "características de personalização", que se adequam perfeitamente às necessidades do "plantio diferenciado" da agricultura moderna. Por trás disso, estão seus princípios tecnológicos exclusivos e as vantagens do processo de produção.

Primeiramente, a transmitância luminosa pode ser personalizada de forma flexível. A principal contradição na fotovoltaica agrícola sempre foi o equilíbrio entre a “geração de energia fotovoltaica” e a “iluminação das culturas” — os módulos fotovoltaicos precisam bloquear a luz solar para gerar eletricidade, enquanto as culturas precisam da luz solar para a fotossíntese; os dois parecem contraditórios. Como um tipo fundamental de célula fotovoltaica de película fina, os módulos de CdT podem ajustar a transmitância luminosa entre 20% e 80% de acordo com as diferentes necessidades de luz das culturas, satisfazendo as necessidades básicas de geração de energia fotovoltaica e, ao mesmo tempo, proporcionando condições de iluminação adequadas para as culturas.

Em segundo lugar, os módulos de telureto de cádmio (CdT) oferecem forte adaptabilidade espectral, permitindo a promoção direcionada do crescimento das culturas. Ajustando a formulação e a espessura do material de película fina, os módulos de CdT podem alcançar filtragem espectral personalizada, retendo o espectro benéfico para o crescimento das culturas e filtrando os raios ultravioleta e infravermelhos nocivos. Isso promove o crescimento das culturas e reduz pragas e doenças.

Em terceiro lugar, apresentam um desempenho excepcional na geração de energia em condições de baixa luminosidade, adaptando-se bem aos ambientes de iluminação complexos na agricultura. Comparados aos módulos de silício cristalino, os módulos de CdT demonstram maior eficiência na geração de energia e menor degradação em condições de baixa irradiação (abaixo de 200 W/m²). Isso significa que, mesmo em dias nublados, ao amanhecer ou ao entardecer, ou quando a luz solar é insuficiente, os sistemas fotovoltaicos de CdT podem gerar energia estável para atender às necessidades de eletricidade da irrigação em estufas, iluminação suplementar e equipamentos de controle de temperatura.

Notavelmente, os módulos de CdT também exibem maior eficiência na captura de luz oblíqua, o que significa que, durante o ângulo mais baixo do sol e ao entardecer, eles podem absorver mais luz para a geração de energia. Além disso, essa característica se adapta melhor à curva de preços da eletricidade após a reforma do mercado de energia do meu país — a manhã e a noite são os períodos de pico de preço da eletricidade, e a alta eficiência de geração de energia dos módulos de telureto de cádmio nesses horários pode melhorar significativamente a renda dos agricultores com a geração de eletricidade.

Além disso, os módulos de telureto de cádmio oferecem instalação flexível, forte resistência a condições climáticas extremas e adaptabilidade a diversos terrenos, reduzindo as taxas de evaporação do solo.

Parte 3: Redução de custos — Menos de 1% da capacidade de produção, como pode alcançar os módulos de silício cristalino?

Durante muito tempo, a tecnologia fotovoltaica de película fina sofreu com custos de produção significativamente mais altos do que os módulos de silício cristalino devido à pequena escala de produção, à dependência de equipamentos essenciais importados e aos processos de produção complexos, o que dificultava a adoção em larga escala. Os módulos de telureto de cádmio, como o principal tipo de células fotovoltaicas de película fina, não eram exceção. No entanto, com as principais empresas nacionais alcançando avanços em tecnologias essenciais e localizando a produção de equipamentos, essa situação está mudando gradualmente.

Nos últimos anos, empresas nacionais têm investido continuamente na tecnologia de células solares de película fina de telureto de cádmio, superando constantemente os gargalos de eficiência: a Longyan Energy alcançou a maior eficiência de conversão fotoelétrica em laboratório, atingindo 20,7%, e a eficiência de seus módulos produzidos em massa ultrapassou 17,4%, com planos de aumentar a eficiência da produção em massa para 20% nos próximos três anos, reduzindo gradualmente a diferença de eficiência em relação aos módulos de silício cristalino; a Kaifeng Chenya New Energy superou as dificuldades técnicas da deposição por transporte a vácuo, controlando a uniformidade do revestimento em até 3% e alcançando uma taxa de utilização de telureto de cádmio superior a 90%, reduzindo ainda mais a perda de material e os custos de produção por meio da otimização tecnológica.

Embora a eficiência laboratorial dos módulos de telureto de cádmio ainda seja ligeiramente inferior à dos módulos de silício cristalino, como demonstrado em experimentos anteriores, seu desempenho geral de geração de energia é, na verdade, mais vantajoso em aplicações agrícolas.

Ao mesmo tempo, a localização e a automação de equipamentos também têm contribuído significativamente para a redução de custos na produção de módulos de telureto de cádmio. Anteriormente, os principais equipamentos de produção desses módulos dependiam inteiramente de importações, resultando em altos custos de aquisição, manutenção complexa e atualizações inviáveis, o que elevava diretamente os custos de produção. Nos últimos anos, empresas nacionais têm promovido ativamente a localização de equipamentos essenciais, com empresas líderes atingindo taxas de localização de 100% tanto para equipamentos quanto para matérias-primas. Linhas de produção totalmente automatizadas também melhoraram significativamente a eficiência da produção e reduziram os custos com mão de obra e equipamentos.

Além disso, o aumento no tamanho reduziu ainda mais o custo unitário dos módulos de telureto de cádmio (CdT). Os módulos de CdT da geração anterior tinham, em sua maioria, dimensões de 1200×600 mm, enquanto a nova geração de módulos ultragrandes atingiu 1215 mm×2300 mm, aumentando a área da célula individual em aproximadamente 2,3 vezes. A capacidade de produção anual de uma única linha chega a 2,9 milhões de metros quadrados. O aumento na área do painel e na potência da célula individual reduz diretamente o custo unitário de fabricação.

Por fim, vale mencionar que, em comparação com a "longa cadeia industrial" dos módulos de silício cristalino, a linha de produção de módulos de CdT tem pouco mais de 1000 metros de comprimento. Ela consegue realizar um processo de produção completo, desde a retificação e limpeza das bordas do vidro fotovoltaico, passando pela preparação da película fina de semicondutores compostos, até a embalagem e os testes dos módulos. Esse modelo de produção altamente integrado evita o acúmulo de custos causado por múltiplas etapas na cadeia de suprimentos.

Parte 4: Diversificação de Valores, Além da Agricultura

Na verdade, o valor dos módulos de telureto de cádmio (CdT) vai muito além da energia fotovoltaica agrícola.

Com suas principais vantagens, como excelente desempenho em baixa luminosidade, baixo coeficiente de temperatura, aparência uniforme e esteticamente agradável e transmitância de luz personalizável, está rompendo as barreiras da iluminação distribuída tradicional. Usina ElétricaAs aplicações, que vão desde cenários agrícolas a áreas mais amplas como arquitetura e transporte, tornam-se uma escolha ideal para sistemas fotovoltaicos integrados em edifícios (BIPV) e vários modelos "PV+".

Em telhados de edifícios, as telhas fotovoltaicas de CdT podem substituir diretamente as telhas tradicionais. Sua alta capacidade de personalização permite que se adaptem naturalmente a diversos estilos arquitetônicos. Comparadas às telhas tradicionais, elas oferecem uma melhor relação custo-benefício. Painéis fotovoltaicos, seu desempenho superior contra sombreamento permite a adaptação a estruturas de telhado complexas e ambientes de sombreamento localizado, evitando efetivamente perdas na geração de energia e falhas no sistema causadas por sombras.

Além disso, oferece suporte à personalização, como cores e logotipos da empresa, rompendo com o layout monótono dos painéis fotovoltaicos tradicionais e alcançando uma integração perfeita com os telhados dos edifícios. O telhado da nova sede global da XPeng utiliza módulos CdT para formar um "X", tornando-se um modelo de integração entre edifícios e sistemas fotovoltaicos.

Em fachadas de edifícios, os módulos de telureto de cádmio (CTD) também podem ser usados ​​como vidro de cortina, claraboias e varandas envidraçadas residenciais. Ao ajustar com precisão a transmitância de luz, eles conseguem equilibrar a iluminação natural interna e as necessidades de geração de energia. Essas aplicações de BIPV (fotovoltaica integrada em edifícios) não apenas melhoram significativamente a eficiência energética dos edifícios, como também conferem aos edifícios uma identidade verde única, graças à sua aparência tecnologicamente avançada e personalizada, tornando-se um exemplo brilhante de construção urbana de baixo carbono.

No setor de transportes, em estacionamentos/estações de carregamento "integrados com sistemas fotovoltaicos de armazenamento e carregamento", Garagens fotovoltaicas integradas CTD O projeto combina vagas de estacionamento com instalações de geração de energia. A eletricidade verde gerada tem prioridade para abastecer os pontos de recarga dentro do estacionamento, criando um circuito fechado para veículos de novas energias.nova energia elétrica"

Existe também uma aplicação menos comum: tetos solares automotivos. Os tetos solares CTD transformam o teto do carro em um "gerador invisível", alimentando sistemas auxiliares como ar-condicionado e pequenos refrigeradores, reduzindo a carga sobre a bateria.

Além disso, ao longo de rodovias e vias elevadas, o vidro fotovoltaico de telureto de cádmio de dupla face é integrado às barreiras acústicas, transformando-as em fileiras de "usinas de energia verticais", cumprindo simultaneamente suas responsabilidades de redução de ruído e proteção ambiental. Em Hangzhou, após a instalação dessas barreiras acústicas fotovoltaicas em uma via elevada, o isolamento acústico melhorou em 5 a 6 decibéis, alcançando tanto a governança ambiental quanto transformando um investimento único em instalações ambientais em ativos que geram eletricidade verde de forma sustentável.

Do "milagre do aumento de produtividade" na agricultura à "revolução da superfície" no setor da construção civil, e depois à "inovação verde" no transporte, os módulos fotovoltaicos de película fina de telureto de cádmio, com suas vantagens tecnológicas exclusivas e controle de custos continuamente otimizado, romperam o monopólio dos módulos de silício cristalino no mercado fotovoltaico, trilhando um caminho de desenvolvimento diferenciado.

No futuro, com a contínua redução de custos, a expansão da capacidade de produção e o aprofundamento do modelo "fotovoltaico+" em diversos campos, os módulos de telureto de cádmio, antes considerados de "nicho", poderão gradualmente entrar no mercado convencional, abrindo possibilidades ecológicas em mais cenários!