Het TPV-systeem maakt gebruik van thermische straling van verschillende warmtebronnen, zoals brandstofverbranding, industriële afvalwarmte, geconcentreerde zonne-energie of kernenergie, en zet deze om in elektriciteit. Een thermofotovoltaïsch (TPV) systeem is een goede optie om te voldoen aan netto-nulvereisten. De thermofotovoltaïsche cel is het belangrijkste onderdeel van het TPV-systeem. Het 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 radiatorverwarmingstemperatuur vergeleken met een fotovoltaïsch zonnesysteem.
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: Zonne-energie versus fotovoltaïsch – een overzicht
Werkingsprincipe van thermofotovoltaïsch systeem
De thermofotovoltaïsche cellen de kracht van stralingsenergie van een generator benutten en deze omzetten in elektrische energie via een TPV-systeem. De stroomgenerator verzamelt energie van verschillende warmtebronnen en brengt deze over naar 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 uitgestraalde energie moet groter zijn dan de bandgap van PV-cellen in termen van vermogen. Echter, alle fotonen met een energie lager dan de bandgap van PV-cellen zullen verliezen veroorzaken. Het doel van het terugwinnen van deze fotonen is om warmte te behouden en de warmtebron te verlagen tot de gewenste radiatortemperatuur. De omzetting van optische signalen naar elektrische signalen wordt gebruikt om het uitgangsvermogen van PV-cellen te meten.
