थर्मोफोटोवोल्टेइक (टीपीवी) सेल जनरेटर फोटोवोल्टेइक प्रभाव का उपयोग करके ऊष्मा को बिजली में परिवर्तित करते हैं और उच्च तापमान वाले अपशिष्ट-ऊष्मा प्रवाह, परिवर्तनशील नवीकरणीय बिजली, ईंधन और केंद्रित सौर तापीय प्रणालियों जैसे विभिन्न ऊष्मा स्रोतों से सहजता से जुड़ जाते हैं। टीपीवी में, विकिरण उत्सर्जन को ठंडे सिरे वाले फोटोवोल्टेइक सेल की ओर निर्देशित किया जाता है, जिससे ताप उत्सर्जक तक ऊष्मा का स्थानांतरण सुगम होता है। कम ऊर्जा वाले (आउट-ऑफ-बैंड) तापीय विकिरण को परावर्तित या दबाने जैसी रणनीतियाँ ऊष्मा के प्रवेश को कम करती हैं, जबकि सेल में उच्च ऊर्जा वाले (इन-बैंड) फोटॉनों का अवशोषण इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करता है।
यह रूपांतरण प्रक्रिया उपयोग स्थल के निकट ही शांत विद्युत उत्पादन का विकल्प प्रदान करती है, जो पारंपरिक जनरेटरों और पारंपरिक विद्युत चक्रों की तुलना में कई लाभ प्रस्तुत करती है। यह नवोन्मेषी तकनीक न केवल कम श्रेणी की ऊष्मा, जिसे पहले अपशिष्ट उत्पाद माना जाता था, का उपयोग स्थान तापन के लिए संभव बनाती है, बल्कि स्वच्छ गर्म जल के उत्पादन को भी सुगम बनाती है। यह अभूतपूर्व थर्मोफोटोवोल्टेइक सेल, जो तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने वाले सौर सेल का एक नया प्रकार है, दक्षता और पर्यावरण मित्रता में सुधार करके विद्युत उत्पादन में क्रांति लाने की क्षमता रखता है।
टीपीवी कोशिकाओं में प्रयुक्त सामग्री क्या हैं?
संकीर्ण बैंडगैप वाले टीपीवी सेल में गैलियम एंटीमोनाइड (GaSb), इंडियम गैलियम आर्सेनाइड (InGaAs) , और जर्मेनियम (Ge) और इंडियम आर्सेनाइड (InAs) जैसी कई अन्य सामग्रियां शामिल हैं। इनमें इंडियम गैलियम आर्सेनाइड एंटीमोनाइड (InGaAsSb), इंडियम आर्सेनाइड एंटीमोनाइड फॉस्फाइड (InAsSbP), और इंडियम गैलियम आर्सेनाइड एंटीमोनाइड फॉस्फाइड (InGaAsSbP) भी शामिल हैं।
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टीपीवी कोशिकाएं कैसे काम करती हैं?
सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों के विपरीत, थर्मोफोटोवोल्टिक (टीपीवी) प्रणालियाँ कम रेडिएटर हीटिंग तापमान पर लंबे समय तक काम कर सकती हैं। चार महत्वपूर्ण घटकों से युक्त, इस प्रणाली में शामिल हैं
- ईंधन दहन के माध्यम से ऊष्मा ऊर्जा उत्पन्न करने वाला जनरेटर,
- एक रेडिएटर जो ऊष्मा ऊर्जा को में परिवर्तित करता है उत्सर्जन चित्र,
- एक फिल्टर जो उत्सर्जन स्पेक्ट्रम को टीपीवी सेल के साथ संरेखित करता है, और
- टीपीवी सेल फोटॉन विकिरण को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
प्रत्येक घटक के प्रदर्शन का गहन विश्लेषण किया गया है, विशेष रूप से टीपीवी सेल पर ध्यान केंद्रित किया गया है—जो फोटॉन विकिरण को सीधे बिजली में परिवर्तित करने वाला महत्वपूर्ण तत्व है। टीपीवी सेल ऊष्मा को अवशोषित करके उसे प्रकाश में परिवर्तित करता है , जिसे बाद में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया एक सामान्य सौर सेल के समान है, लेकिन सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करने वाले पारंपरिक सौर सेलों की तुलना में अधिक कुशल सिद्ध होती है। गौरतलब है कि थर्मोफोटोवोल्टेइक सेल की दक्षता ऊष्मा स्रोत के तापमान पर निर्भर करती है, और उच्च तापमान से दक्षता में वृद्धि होती है।
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टीपीवी कोशिकाओं के उपयोग क्या हैं?
थर्मोफोटोवोल्टेइक सेल विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग दर्शाते हैं:
1. बिजली संयंत्र
ये सेल विद्युत संयंत्रों में बिजली उत्पादन के लिए एक आकर्षक विकल्प हैं, जो किसी भी ऊष्मा स्रोत से बिजली को परिवर्तित करने में सक्षम हैं।
2। ऑटोमोबाइल
थर्मोफोटोवोल्टेइक सेल, ऊर्जा का स्रोत प्रदान करके, इलेक्ट्रिक वाहनों की दक्षता और पर्यावरण मित्रता में सुधार करने की क्षमता रखते हैं।
3. अंतरिक्ष यान
इस अनुप्रयोग में अंतरिक्ष यान शामिल हैं, जहां थर्मोफोटोवोल्टेइक सेल बिजली उत्पन्न कर सकते हैं, जिससे पृथ्वी के संसाधनों पर निर्भरता कम हो जाएगी।
4. पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स
थर्मोफोटोवोल्टेइक कोशिकाओं में लैपटॉप और सेल फोन जैसे पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली देने की क्षमता है।
5. ऑटोमोटिव और औद्योगिक सील
ऑटोमोटिव सील और पाइप सील, विशेष रूप से 120 डिग्री सेल्सियस तक की गर्मी प्रतिरोधकता की आवश्यकता वाले वातावरण में, इसके उदाहरण हैं। 45A से 45D तक की शोर कठोरता वाले TPV, बेहतर तापमान और तेल प्रतिरोधकता की आवश्यकता वाले अंडर-बोनट ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
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