Een thermofotovoltaïsch (TPV) systeem benut thermische straling van verschillende warmtebronnen , zoals brandstofverbranding, industriële restwarmte, geconcentreerde zonne-energie of kernenergie, en zet deze om in elektriciteit. Een TPV-systeem is een goede optie om te voldoen aan de eisen voor energieneutraliteit. De thermofotovoltaïsche cel is het belangrijkste onderdeel van het TPV-systeem. Deze zet fotonenstraling om in elektriciteit.
Bovendien zorgt de opmerkelijke flexibiliteit van het omzetten van verschillende warmte-energiebronnen, waaronder zonne-energie, kernenergie, chemische verbranding en afvalwarmte, in een hoge elektrische vermogensdichtheid ervoor dat het toepassingsgebied van TPV-generatoren aanzienlijk wordt uitgebreid, van microschaal tot grootschalige toepassingen.
Een TPV-systeem heeft een langere operationele tijd en werkt op een lagere radiatortemperatuur in vergelijking met een zonne-fotovoltaïsch systeem.
Het TPV-systeem bestaat uit vier essentiële componenten:
- Een brandstofverbrandingsgenerator die warmte-energie produceert
- Een radiator die deze warmte-energie omzet in een specifiek emissiespectrum
- Een filter dat het emissiespectrum nauwkeurig afstemt op een TPV-cel
- Een TPV-cel die fotonenstraling effectief omzet in elektrische energie
Zie ook : Thermische zonne-energie versus fotovoltaïsche zonne-energie – een overzicht
Werkingsprincipe van thermofotovoltaïsch systeem
Thermofotovoltaïsche cellen benutten de stralingsenergie van een generator en zetten deze via een TPV-systeem om in elektrische energie. De generator onttrekt energie aan verschillende warmtebronnen en draagt deze over aan de radiator, wat resulteert in enig warmteverlies.
De volgende stap is dat de radiator stralingsvermogen genereert dat vervolgens via het filter naar de PV-cellen wordt geleid. Dit filter dient om de emissieband die afkomstig is van de radiator te verkleinen.
De door de radiator uitgezonden energie moet qua vermogen de bandgap van de PV-cellen overtreffen . Fotonen met een energie lager dan de bandgap van de PV-cellen veroorzaken echter verliezen. Het doel van het terugwinnen van deze fotonen is om de warmte te behouden en de warmtebron op de gewenste radiatortemperatuur te houden. De omzetting van optische signalen naar elektrische signalen wordt gebruikt om het uitgangsvermogen van de PV-cellen te meten.
