太阳能电池上的植物生长刺激剂。方案、说明

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一想到太阳能电池非凡的应用范围，就会令人惊叹不已。已知的是为时钟供电的微型太阳能电池，以及用于高强度白炽灯的供电系统的相对强大的太阳能电池。事实上，太阳能电池的范围相当广泛。

下面是令人难以置信的太阳能电池应用。我们谈论的是刺激植物生长的光电转换器。听起来难以置信？

植物生长

最好的起点是了解植物生命的基础知识。大多数读者都清楚光合作用现象，这是植物生命的主要驱动力。从本质上讲，光合作用是阳光让植物得到滋养的过程。

尽管光合作用的过程比本书中可能且适当的解释要复杂得多，但其过程如下。每棵绿色植物的叶子都是由数千个单独的细胞组成的。它们含有一种叫做叶绿素的物质，顺便说一句，正是这种物质赋予了叶子绿色。每个这样的细胞都是一个微型化工厂。当称为光子的光粒子进入细胞时，它被叶绿素吸收。以这种方式释放的光子能量会激活叶绿素并引发一系列转变，最终导致糖和淀粉的形成，这些糖和淀粉被植物吸收并刺激生长。

太阳能植物生长刺激器

这些物质储存在细胞中直到植物需要为止。可以肯定的是，叶子可以为植物提供的营养量与落在其表面的阳光量成正比。这种现象类似于太阳能电池的能量转换。

关于根的几句话

然而，对于植物来说，仅靠阳光是不够的。为了产生营养，叶子必须有原料。这些物质的提供者是发达的根系，它们通过它从土壤中吸收。相反，不仅来自土壤，还来自空气。对于人类和动物来说幸运的是，植物在白天呼吸二氧化碳，我们通过呼出的空气不断丰富大气，其中二氧化碳与氧气的比例与我们呼吸的空气相比显着增加。

根是复杂的结构，对于植物的发育与阳光一样重要。通常，根系与它所供养的植物一样广泛和分枝。例如，一棵 10 厘米高的健康植物可能有一个深入地下 10 厘米的根系。当然，情况并非总是如此，并非所有植物都如此，但通常情况下，是这样的。

因此，合乎逻辑的是，如果有可能以任何方式增加根系的生长，那么植物的上部也会效仿并以相同的量生长。事实上，事情就是这样发生的。人们发现，由于一种尚未完全了解的作用，微弱的电流确实促进了根系的发育，从而促进了植物的生长。假设这种电流刺激实际上补充了光合作用期间以通常方式获得的能量。

光电和光合作用

太阳能电池就像光合作用过程中的叶子细胞一样，吸收光子并将其能量转化为电能。然而，与植物叶子不同，太阳能电池的转换功能要好得多。因此，传统太阳能电池将至少 10% 的光线转化为电能。另一方面，在光合作用过程中，几乎 0,1% 的入射光被转化为能量。

当一个太阳能电池连接到植物的根系时，它的生长就会受到刺激。但这里有一个技巧。这是因为刺激根系生长可以在遮荫植物中产生更好的结果。

根系兴奋剂有什么好处吗？这可以通过查看两种植物的照片来确定。它们的类型和年龄相同，生长条件相同。左边的植物有一个根系刺激器。

实验中选择了10厘米长的幼苗，它们在室内生长，微弱的阳光透过距离较远的窗户射入。除了光伏电池的面板朝向阳光的方向外，没有尝试偏向任何特定的植物。

实验持续了大约1个月。这张照片是在第35天拍摄的。值得注意的是，带有根系刺激器的植物比对照植物大2倍以上。

太阳能植物生长刺激器
Ris.1

研究表明，对于暴露在明亮阳光下的植物来说，根系刺激几乎没有任何好处。这可能是因为此类植物有足够的光合作用能量。显然，只有当植物的唯一能源是光电转换器（太阳能电池）时，刺激的效果才会出现。

然而，应该记住，在光合作用中，太阳能电池将光转化为能量的效率比叶子要高得多。特别是，它可以转化为对植物来说根本无用的有用电量，例如日常用于照明房间的荧光灯和白炽灯的光。实验还表明，暴露在弱电流下的种子会加速发芽，芽的数量增加，最终产量也会增加。

生长刺激器的设计

测试该理论所需的只是单个太阳能电池。然而，您仍然需要一对可以轻松插入根部附近地面的电极（图 2）。

太阳能植物生长刺激器
Ris.2

您可以通过将几根长钉子钉入植物附近的地面并用电线将它们连接到某种太阳能电池来快速轻松地测试根系统刺激器。

太阳能电池的尺寸原则上并不重要，因为刺激根系统所需的电流可以忽略不计。然而，为了获得最佳效果，太阳能电池的表面必须足够大以捕获更多的光。考虑到这些条件，选择直径为 6 cm 的元件作为根系刺激器。

两根不锈钢棒连接到元件盘上。其中一个焊接到元件的后触点，另一个焊接到上部集流栅格（图 3）。然而，不建议使用该元件作为杆的紧固件，因为它太脆弱且太薄。

太阳能植物生长刺激器
Ris.3

最好将太阳能电池固定在尺寸稍大的金属板上（主要是铝或不锈钢）。确保元件背面板的电接触可靠后，可以将一根杆连接到板，另一根杆连接到集电器栅极。

您可以用另一种方式组装该结构：将元件、杆和其他所有东西放在塑料保护盒中。为此，在小百货、五金店或办公用品商店中可以找到的由薄透明塑料制成的盒子（例如用于包装纪念币）非常合适。只需要加固金属杆，使其不会滚动或弯曲即可。您甚至可以用液体固化聚合物组合物填充整个产品。

然而，应该记住，液体聚合物固化过程中会发生收缩。如果元件和连接的杆被牢固地紧固，则不会出现任何复杂情况。在聚合物化合物收缩期间固定不良的杆可能会损坏该元件并使其失效。

该元件还需要保护免受外部环境的影响。硅太阳能电池具有轻微的吸湿性，能够吸收少量的水。当然，随着时间的推移，水会稍微渗透到晶体内部并破坏受影响最大的原子键。结果，元件的电气特性恶化，最终完全失效。

太阳能电池参数在湿气影响下退化的机制是不同的：首先，金属触点被腐蚀，减反射涂层剥落，太阳能电池端部出现导电跳线，对pn结进行分流。

如果该元件填充有合适的聚合物组合物，则可以认为该问题已得到解决。其他紧固元件的方法将需要其他解决方案。

零件清单

太阳能电池直径6厘米； 2根不锈钢棒，长约20厘米；合适的塑料盒（见正文）。

生长刺激实验

现在刺激器已准备就绪，您需要将两根金属棒插入根部附近的地面。太阳能电池将完成剩下的工作。

您可以设置这样一个简单的实验。取两株相同的植物，最好在相似的条件下生长。将它们种植在不同的盆中。将根系刺激器的电极插入其中一个盆中，并留下第二株植物进行控制。现在有必要平等地照顾这两种植物，同时给它们浇水并给予它们同等的关注。

大约 30 天后，两种植物之间就可以看到显着的差异。助根植物将明显比对照植物更高并且有更多的叶子。该实验最好在室内仅使用人工照明进行。

该刺激器可用于室内植物以保持它们的健康。园丁或花卉种植者可以用它来加速种子发芽或改善植物根系。无论这种兴奋剂的使用类型如何，您都可以在这方面进行良好的实验。

作者：拜尔斯 T.

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