Generatory ogniw termofotowoltaicznych (TPV) wykorzystują zjawisko fotowoltaiczne do przekształcania ciepła w energię elektryczną, płynnie łącząc się z różnymi źródłami ciepła, takimi jak wysokotemperaturowe strumienie ciepła odpadowego, zmienna energia odnawialna, paliwa i skoncentrowane systemy solarne. W generatorach TPV promieniowanie jest kierowane w stronę zimnej strony ogniwa fotowoltaicznego, 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 ciche wytwarzanie energii w pobliżu miejsca użytkowania, co stanowi przewagę nad konwencjonalnymi generatorami i tradycyjnymi cyklami energetycznymi. Ta innowacyjna technologia nie tylko umożliwia wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego, wcześniej uznawanego za produkt odpadowy, do ogrzewania pomieszczeń, ale także ułatwia produkcję ciepłej wody użytkowej. Przełomowe ogniwo termofotowoltaiczne, stanowiące nowatorski typ ogniwa słonecznego przetwarzającego energię cieplną w 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 energetycznymi zawierają antymonek galu (GaSb), arsenek indu i galu (InGaAs) oraz kilka innych materiałów, takich jak german (Ge) i arsenek indu (InAs). Należą do nich również antymonek indu i galu (InGaAsSb), fosforek antymonku indu i galu (InAsSbP) oraz fosforek antymonku 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 – kluczowego elementu bezpośrednio przetwarzającego promieniowanie fotonowe w energię elektryczną. Ogniwo TPV pochłania ciepło i przekształca je w światło , które następnie jest przetwarzane na energię elektryczną. Proces ten przypomina proces zachodzący w zwykłym ogniwie słonecznym, ale okazuje się bardziej wydajny niż tradycyjne ogniwa słoneczne, które bezpośrednio przetwarzają światło słoneczne na energię elektryczną. Warto zauważyć, że sprawność ogniwa termofotowoltaicznego zależy od temperatury źródła ciepła, a wyższa temperatura przekłada się na wzrost sprawności.
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 zwiększenia wydajności i przyjazności pojazdów elektrycznych dla środowiska.
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 temperaturę do 120 stopni Celsjusza. Uszczelnienia TPV o twardości Shore'a od 45A do 45D doskonale nadają się do zastosowań pod maską pojazdu, wymagających zwiększonej odporności na temperaturę i olej.
Polecane: Czym jest ogniwo fotoelektryczne?
