Lämpöfotovoltaiset (TPV) kennogeneraattorit hyödyntävät aurinkosähköilmiötä lämmön muuntamiseen sähköksi ja kytkeytyvät saumattomasti erilaisiin lämmönlähteisiin, kuten korkean lämpötilan hukkalämpövirtoihin, vaihtelevaan uusiutuvaan sähköön, polttoaineisiin ja keskitettyihin aurinkolämpöjärjestelmiin. TPV:ssä säteilyemissio suunnataan kylmän puolen aurinkokennoon, mikä helpottaa lämmönsiirtoa lämpösäteilijään. Strategiat, kuten matalaenergisen (kaistan ulkopuolisen) lämpösäteilyn heijastaminen tai vaimennus, vähentävät lämmöntuontia, kun taas korkeaenergisten (kaistan sisäisten) fotonien absorptio kennossa tuottaa elektroni-aukko-pareja.
Tämä muuntamisprosessi tarjoaa hiljaisen sähköntuotantovaihtoehdon lähellä käyttöpistettä, ja sillä on etuja perinteisiin generaattoreihin ja perinteisiin sähkökiertoihin verrattuna. Innovatiivinen teknologia paitsi mahdollistaa aiemmin hukkatuotteena pidetyn matalalämpöisen lämmön hyödyntämisen tilojen lämmityksessä, myös helpottaa käyttöveden tuotantoa. Uraauurtava termofotovoltainen kenno, joka edustaa uudenlaista aurinkokennoa, joka muuntaa lämpöenergian sähköenergiaksi, voi mullistaa sähköntuotannon parantamalla tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä.
Mitä materiaaleja käytetään TPV-kennoissa?
Kapean kaistanleveyden omaavia TPV-kennoja ovat gallium-antimonidi (GaSb), indium-gallium-arsenidi (InGaAs) ja useita muita materiaaleja, kuten germanium (Ge) ja indium-arsenidi (InAs). Näihin kuuluvat myös indium-gallium-arsenidi-antimonidi (InGaAsSb), indium-arsenidi-antimonidifosfidi (InAsSbP) ja indium-gallium-arsenidi-antimonidifosfidi (InGaAsSbP).
Katso myös: Mikä on kiekko aurinkosähkössä?
Kuinka TPV-solut toimivat?
Toisin kuin aurinkosähköjärjestelmät, lämpösähköjärjestelmät (TPV) voivat toimia pitkiä aikoja alhaisemmassa patterilämmityslämpötilassa. Tämä järjestelmä sisältää neljä tärkeää komponenttia
- generaattori, joka tuottaa lämpöenergiaa polttamalla polttoainetta,
- patteri, joka muuttaa lämpöenergian emissiospektri,
- suodatin, joka kohdistaa emissiospektrin TPV-kennon kanssa, ja
- TPV-kenno, joka muuttaa fotonisäteilyn sähköenergiaksi.
Jokaisen komponentin suorituskykyä on analysoitu perusteellisesti, erityisesti TPV-kennoon – kriittiseen elementtiin, joka muuntaa fotonisäteilyä suoraan sähköksi. TPV-kenno toimii absorboimalla lämpöä ja muuntamalla sen valoksi , joka sitten muunnetaan sähköenergiaksi. Tämä prosessi muistuttaa tavallisen aurinkokennon prosessia, mutta osoittautuu tehokkaammaksi kuin perinteiset aurinkokennot, jotka muuntavat auringonvaloa suoraan sähköksi. Huomionarvoista on, että termofotovoltaisen kennon hyötysuhde riippuu lämmönlähteen lämpötilasta, ja korkeammat lämpötilat johtavat parempaan hyötysuhteeseen.
Katso myös: Mikä on keskittävä aurinkoenergian lämpöjärjestelmä?
Mitkä ovat TPV-solujen käyttötarkoitukset?
Termosähkökennoissa on useita sovelluksia:
1. Voimalaitokset
Nämä kennot ovat houkutteleva vaihtoehto voimalaitosten sähköntuotantoon, ja ne pystyvät muuttamaan sähköä mistä tahansa lämmönlähteestä.
2. Autot
Lämpöfotovoltaiset kennot voivat parantaa sähköajoneuvojen tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä tarjoamalla virtalähteen .
3. Avaruusalus
Sovellus sisältää avaruusaluksia, joissa lämpösähkökennot voisivat tuottaa sähköä, mikä vähentää riippuvuutta maapallon resursseista.
4. Kannettava elektroniikka
Lämpösähkökennoilla on potentiaalia antaa virtaa kannettaville elektronisille laitteille, kuten kannettaville tietokoneille ja matkapuhelimille.
5. Autojen ja teollisuuden tiivisteet
Autoteollisuuden tiivisteet ja putkitiivisteet, erityisesti ympäristöissä, joissa vaaditaan jopa 120 celsiusasteen lämmönkestävyyttä, ovat esimerkkejä sovelluksista. TPV-tiivisteet, joiden Shore-kovuusarvot ovat 45A - 45D, sopivat hyvin konepellin alle asennettaviin autoteollisuuden sovelluksiin, joissa vaaditaan parannettua lämpötilan ja öljyn kestävyyttä.
Suositus: Mikä on valosähköinen kenno?
