Le système thermophotovoltaïque (TPV ) exploite le rayonnement thermique de différentes sources de chaleur , telles que la combustion de combustibles, la chaleur résiduelle industrielle, l'énergie solaire concentrée ou l'énergie nucléaire, et le transforme en électricité. Un système TPV est une solution performante pour atteindre les objectifs de neutralité carbone. La cellule thermophotovoltaïque est l'élément central du système TPV ; elle convertit le rayonnement photonique en électricité.
De plus, la remarquable flexibilité de conversion de différentes sources d'énergie thermique, notamment l'énergie solaire, nucléaire, la combustion chimique et la chaleur résiduelle, en une densité de puissance électrique élevée, élargit considérablement la gamme d'applications des générateurs TPV, allant de la micro-échelle à la grande échelle.
Un système TPV a une durée de fonctionnement plus longue et fonctionne à une température de chauffage du radiateur plus basse qu'un système photovoltaïque solaire.
Le système TPV comprend quatre composants essentiels :
- Un générateur de combustion de carburant qui produit de l'énergie thermique
- Un radiateur qui transforme cette énergie thermique en un spectre d'émission spécifique
- Un filtre qui aligne précisément le spectre d'émission avec une cellule TPV
- Une cellule TPV qui convertit efficacement le rayonnement photonique en énergie électrique
Voir aussi : Solaire thermique vs photovoltaïque – Un aperçu
Principe de fonctionnement du système thermophotovoltaïque
Les cellules thermophotovoltaïques captent l'énergie rayonnante d'un générateur et la transforment en énergie électrique grâce à un système TPV. Le générateur capte l'énergie de différentes sources de chaleur et la transfère au radiateur, ce qui entraîne des pertes thermiques.
L'étape suivante consiste pour le radiateur à générer une puissance rayonnante qui est ensuite dirigée vers les cellules photovoltaïques à travers le filtre. Ce filtre permet de réduire la bande d'émission provenant du radiateur.
L'énergie rayonnée par le radiateur doit, en termes de puissance, dépasser la bande interdite des cellules photovoltaïques . Cependant, tout photon d'énergie inférieure à cette bande interdite engendre des pertes. La récupération de ces photons permet de maintenir la chaleur et de réduire la source de chauffage à la température souhaitée du radiateur. La conversion des signaux optiques en signaux électriques sert à mesurer la puissance de sortie des cellules photovoltaïques.
À lire également : Qu’est-ce que le photovoltaïque à concentration ?
