Los generadores de células termofotovoltaicas (TPV) utilizan el efecto fotovoltaico para transformar el calor en electricidad, conectándose fácilmente a diversas fuentes de calor, como el calor residual a alta temperatura, la electricidad renovable variable, los combustibles y los sistemas solares térmicos de concentración. En la tecnología TPV, la emisión radiante se dirige hacia la célula fotovoltaica del lado frío, facilitando la transferencia de calor al emisor térmico. Estrategias como la reflexión o la supresión de la radiación térmica de baja energía (fuera de banda) reducen el aporte de calor, mientras que la absorción de fotones de alta energía (dentro de banda) en la célula genera pares electrón-hueco.
Este proceso de conversión ofrece una opción de generación de energía silenciosa cerca del punto de consumo, con ventajas sobre los generadores convencionales y los ciclos de potencia tradicionales. Esta tecnología innovadora no solo permite aprovechar el calor residual, antes considerado un desecho, para la calefacción de espacios, sino que también facilita la producción de agua caliente sanitaria. La revolucionaria célula termofotovoltaica, un nuevo tipo de célula solar que convierte la energía térmica en energía eléctrica, tiene el potencial de revolucionar la generación de electricidad al mejorar la eficiencia y la sostenibilidad ambiental.
¿Cuáles son los materiales utilizados en las celdas TPV?
Las células TPV con brechas de banda estrechas incluyen antimoniuro de galio (GaSb), arseniuro de indio y galio (InGaAs) y otros materiales como germanio (Ge) y arseniuro de indio (InAs). También incluyen arseniuro de indio y galio (InGaAsSb), fosfuro de arseniuro de indio y antimoniuro (InAsSbP) y fosfuro de arseniuro de indio y galio (InGaAsSbP).
Ver también: ¿Qué es una oblea en la tecnología fotovoltaica?
¿Cómo funcionan las células TPV?
A diferencia de los sistemas solares fotovoltaicos, los sistemas termofotovoltaicos (TPV) pueden funcionar durante períodos prolongados a una temperatura de calefacción del radiador más baja. Este sistema, compuesto por cuatro componentes esenciales, incluye
- un generador que produce energía térmica mediante la combustión de combustible,
- Un radiador que convierte la energía térmica en espectro de emisión,
- un filtro que alinea el espectro de emisión con una celda TPV, y
- La célula TPV convierte la radiación de fotones en energía eléctrica.
Se ha analizado exhaustivamente el rendimiento de cada componente, con especial atención a la célula termofotovoltaica (TPV), elemento clave que convierte directamente la radiación fotónica en electricidad. La célula TPV funciona absorbiendo calor y transformándolo en luz , que posteriormente se convierte en energía eléctrica. Este proceso es similar al de una célula solar convencional, pero resulta más eficiente que las células solares tradicionales que convierten directamente la luz solar en electricidad. Cabe destacar que la eficiencia de una célula termofotovoltaica depende de la temperatura de la fuente de calor: a temperaturas más altas, mayor eficiencia.
Véase también: ¿Qué es un sistema térmico de energía solar de concentración?
¿Cuáles son los usos de las células TPV?
Las células termofotovoltaicas presentan una variedad de aplicaciones:
1. Plantas de energía
Estas celdas son una opción atractiva para la generación de energía en centrales eléctricas, capaces de convertir electricidad de cualquier fuente de calor.
2. Automóviles
Las células termofotovoltaicas, al proporcionar una fuente de energía, tienen el potencial de mejorar la eficiencia y el respeto al medio ambiente de los vehículos eléctricos.
3. Nave espacial
La aplicación incluye naves espaciales donde las células termofotovoltaicas podrían generar electricidad, reduciendo la dependencia de los recursos de la Tierra.
4. Electrónica portátil
Las células termofotovoltaicas tienen el potencial de alimentar dispositivos electrónicos portátiles como computadoras portátiles y teléfonos celulares.
5. Sellos automotrices e industriales
Las juntas para automóviles y tuberías, especialmente en entornos que requieren resistencia al calor hasta 120 grados Celsius, son ejemplos de aplicaciones. Los TPV con valores de dureza Shore que van desde 45A hasta 45D son idóneos para aplicaciones automotrices bajo el capó que requieren mayor resistencia a la temperatura y al aceite.
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