थर्मोफोटोवोल्टेइक (टीपीवी) सेल जनरेटर फोटोवोल्टेइक प्रभाव का उपयोग करते हैं ऊष्मा को विद्युत में परिवर्तित करना, उच्च तापमान अपशिष्ट-ऊष्मा धाराओं, परिवर्तनीय नवीकरणीय बिजली, ईंधन और केंद्रित सौर तापीय प्रणालियों जैसे विभिन्न ताप स्रोतों से निर्बाध रूप से जुड़ना। टीपीवी में, विकिरण उत्सर्जन को ठंडे पक्ष के फोटोवोल्टिक सेल की ओर निर्देशित किया जाता है, जिससे तापीय उत्सर्जक को ऊष्मा हस्तांतरण की सुविधा मिलती है। कम ऊर्जा (आउट-ऑफ-बैंड) थर्मल विकिरण को परावर्तित करने या दबाने जैसी रणनीतियाँ ऊष्मा इनपुट को कम करती हैं, जबकि सेल में उच्च ऊर्जा (इन-बैंड) फोटॉनों का अवशोषण इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े उत्पन्न करता है।
यह रूपांतरण प्रक्रिया उपयोग के बिंदु के पास एक शांत बिजली उत्पादन विकल्प प्रदान करती है, जो पारंपरिक जनरेटर और पारंपरिक बिजली चक्रों पर लाभ प्रस्तुत करती है। अभिनव प्रौद्योगिकी न केवल निम्न-स्तर की ऊष्मा का उपयोग संभव बनाता है, पहले इसे एक अपशिष्ट उत्पाद माना जाता था, लेकिन यह अंतरिक्ष हीटिंग के लिए सैनिटरी गर्म पानी के उत्पादन की सुविधा भी देता है। ग्राउंडब्रेकिंग थर्मोफोटोवोल्टेइक सेल, जो थर्मल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने वाले एक नए प्रकार के सौर सेल का प्रतिनिधित्व करता है, में दक्षता और पर्यावरण मित्रता में सुधार करके बिजली उत्पादन में क्रांति लाने की क्षमता है।
टीपीवी कोशिकाओं में प्रयुक्त सामग्री क्या हैं?
संकीर्ण बैंडगैप वाली टीपीवी कोशिकाओं में शामिल हैं गैलियम एंटीमोनाइड (GaSb), इंडियम गैलियम आर्सेनाइड (InGaAs), और कई अन्य पदार्थ जैसे जर्मेनियम (Ge), और इंडियम आर्सेनाइड (InAs)। 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, जिसमें टीपीवी सेल पर विशेष ध्यान दिया गया है - वह महत्वपूर्ण तत्व जो सीधे फोटॉन विकिरण को बिजली में परिवर्तित करता है। टीपीवी सेल ऊष्मा को अवशोषित करके उसे प्रकाश में परिवर्तित करके कार्य करता है, जिसे फिर विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया एक नियमित सौर सेल की तरह ही है, लेकिन पारंपरिक सौर सेल की तुलना में अधिक कुशल साबित होती है जो सीधे सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करती है। विशेष रूप से, थर्मोफोटोवोल्टिक सेल की दक्षता ऊष्मा स्रोत के तापमान पर निर्भर करती है, उच्च तापमान के परिणामस्वरूप 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, यह क्षमता रखते हैं दक्षता में सुधार और इलेक्ट्रिक वाहनों की पर्यावरण मित्रता।
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, खास तौर पर ऐसे वातावरण में जहां 120 डिग्री सेल्सियस तक गर्मी प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, अनुप्रयोगों के उदाहरण हैं। 45A से 45D तक के शोर कठोरता मान वाले TPV हैं अंडर-बोनट ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जिनमें बेहतर तापमान और तेल प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
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