Generatory ogniw termofotowoltaicznych (TPV) wykorzystują zjawisko fotowoltaiczne do przekształcać ciepło w energię elektryczną, bezproblemowo łącząc się z różnymi źródłami ciepła, takimi jak strumienie ciepła odpadowego o wysokiej temperaturze, zmienna energia odnawialna, paliwa i skoncentrowane systemy słoneczne. W TPV promieniowanie jest kierowane w stronę ogniwa fotowoltaicznego po stronie zimnej, ułatwiając transfer ciepła do emitera ciepła. Strategie takie jak odbijanie lub tłumienie niskoenergetycznego (poza pasmem) promieniowania cieplnego zmniejszają dopływ ciepła, podczas gdy absorpcja wysokoenergetycznych (w paśmie) fotonów w ogniwie generuje pary elektron-dziura.
Ten proces konwersji oferuje cichą opcję wytwarzania energii w pobliżu punktu użytkowania, co daje przewagę nad konwencjonalnymi generatorami i tradycyjnymi cyklami zasilania. Innowacyjna technologia nie tylko umożliwia wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego, wcześniej uważany za produkt odpadowy, do ogrzewania pomieszczeń, ale ułatwia również produkcję ciepłej wody sanitarnej. Przełomowa ogniwo termofotowoltaiczne, reprezentujące nowy typ ogniwa słonecznego zamieniającego energię cieplną na energię elektryczną, ma potencjał zrewolucjonizowania wytwarzania energii elektrycznej poprzez poprawę wydajności i przyjazności dla środowiska.
Jakie materiały są stosowane w ogniwach TPV?
Ogniwa TPV z wąskimi przerwami pasmowymi obejmują Antymonek galu (GaSb), Arsenek galu i indu (InGaAs)i kilka innych materiałów, takich jak german (Ge) i arsenek indu (InAs). Obejmują one również arsenek indu i galu (InGaAsSb), arsenek indu i antymonek fosforynu (InAsSbP) i arsenek indu i galu (InGaAsSbP).
Zobacz także: Czym jest Wafer w PV?
Jak działają ogniwa TPV?
W przeciwieństwie do systemów fotowoltaicznych, systemy termofotowoltaiczne (TPV) mogą działać przez dłuższy czas przy niższej temperaturze ogrzewania grzejnika. Składający się z czterech kluczowych komponentów system ten obejmuje:
- generator wytwarzający energię cieplną poprzez spalanie paliwa,
- grzejnik zamieniający energię cieplną na spektrum emisji,
- filtr wyrównujący widmo emisyjne z ogniwem TPV oraz
- Ogniwo TPV przetwarzające promieniowanie fotonowe na energię elektryczną.
Wydajność każdego komponentu została dokładnie przeanalizowana, ze szczególnym uwzględnieniem ogniwa TPV — krytycznego elementu bezpośrednio przetwarzającego promieniowanie fotonowe w energię elektryczną. Ogniwo TPV działa poprzez pochłanianie ciepła i przekształcanie go w światło, która jest następnie przekształcana w energię elektryczną. Proces ten przypomina proces zwykłego ogniwa słonecznego, ale okazuje się bardziej wydajny niż tradycyjne ogniwa słoneczne bezpośrednio przekształcające światło słoneczne w energię elektryczną. Co ciekawe, wydajność ogniwa termofotowoltaicznego zależy od temperatury źródła ciepła, a wyższe temperatury skutkują zwiększoną wydajnością.
Zobacz także: Czym jest system koncentracji energii słonecznej?
Do czego służą ogniwa TPV?
Ogniwa termofotowoltaiczne mają różnorodne zastosowania:
1. Elektrownie
Ogniwa te stanowią atrakcyjne rozwiązanie w przypadku wytwarzania energii w elektrowniach, gdyż są w stanie przetwarzać energię elektryczną z dowolnego źródła ciepła.
2. Samochody
Ogniwa termofotowoltaiczne, stanowiąc źródło energii, mają potencjał poprawić wydajność i przyjazności dla środowiska pojazdów elektrycznych.
3. Statek kosmiczny
Zastosowanie ma na celu wykorzystanie ogniw termofotowoltaicznych w statkach kosmicznych, które mogłyby generować energię elektryczną, zmniejszając zależność od zasobów Ziemi.
4. Przenośna elektronika
Ogniwa termofotowoltaiczne mogą być wykorzystywane do zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych, takich jak laptopy i telefony komórkowe.
5. Uszczelki samochodowe i przemysłowe
Przykładami zastosowań są uszczelnienia samochodowe i rurowe, szczególnie w środowiskach wymagających odporności na ciepło do 120 stopni Celsjusza. TPV o wartościach twardości Shore’a od 45A do 45D są dobrze nadaje się do zastosowań pod maską samochodu, gdzie wymagana jest zwiększona odporność na temperaturę i olej.
Polecamy: Czym jest ogniwo fotoelektryczne?
