Термофотоэлектрические (ТФЭ) генераторы используют фотоэлектрический эффект для преобразования тепла в электричество, бесперебойно подключаясь к различным источникам тепла, таким как высокотемпературные потоки отработанного тепла, возобновляемая электроэнергия с переменной выработкой, топливо и концентрированные солнечные тепловые системы. В ТФЭ излучение направляется к фотоэлектрическому элементу на холодной стороне, облегчая передачу тепла к тепловому излучателю. Такие стратегии, как отражение или подавление низкоэнергетического (внеполосного) теплового излучения, уменьшают подвод тепла, в то время как поглощение высокоэнергетических (внутриполосных) фотонов в элементе генерирует электронно-дырочные пары.
Этот процесс преобразования предлагает бесшумный вариант выработки электроэнергии вблизи места потребления, обладая преимуществами перед обычными генераторами и традиционными энергетическими циклами. Инновационная технология не только позволяет использовать низкотемпературное тепло, ранее считавшееся отходами, для отопления помещений, но и облегчает производство горячей воды для бытовых нужд. Инновационная термофотоэлектрическая ячейка, представляющая собой новый тип солнечных элементов, преобразующих тепловую энергию в электрическую, имеет потенциал произвести революцию в производстве электроэнергии за счет повышения эффективности и экологичности.
Какие материалы используются в элементах TPV?
К фотоэлектрическим элементам с узкой запрещенной зоной относятся антимонид галлия (GaSb), арсенид индия-галлия (InGaAs) и ряд других материалов, таких как германий (Ge) и арсенид индия (InAs). К ним также относятся арсенид индия-галлия-антимонид (InGaAsSb), арсенид индия-антимонида-фосфид (InAsSbP) и арсенид индия-галлия-антимонида-фосфид (InGaAsSbP).
См. также: Что такое вафля в фотоэлектрических элементах?
Как работают ячейки TPV?
В отличие от солнечных фотоэлектрических систем, термофотоэлектрические (ТФЭ) системы могут работать в течение длительного времени при более низкой температуре нагрева радиатора. Состоящая из четырех важнейших компонентов, эта система включает в себя
- генератор, вырабатывающий тепловую энергию за счет сжигания топлива,
- радиатор, преобразующий тепловую энергию в спектр излучения,
- фильтр, выравнивающий спектр излучения с ячейкой TPV, и
- элемент TPV, преобразующий фотонное излучение в электрическую энергию.
Рабочие характеристики каждого компонента были тщательно проанализированы, особое внимание уделено термофотоэлектрическому элементу — важнейшему элементу, непосредственно преобразующему фотонное излучение в электричество. Термофотоэлектрический элемент работает, поглощая тепло и преобразуя его в свет , который затем преобразуется в электрическую энергию. Этот процесс аналогичен работе обычной солнечной батареи, но оказывается более эффективным, чем традиционные солнечные батареи, напрямую преобразующие солнечный свет в электричество. Следует отметить, что эффективность термофотоэлектрического элемента зависит от температуры источника тепла: чем выше температура, тем выше эффективность.
См. также: Что такое концентрирующая солнечная тепловая система?
Каковы области применения ячеек TPV?
Термофотоэлектрические элементы имеют множество применений:
1. Электростанции
Эти элементы являются привлекательным вариантом для выработки электроэнергии на электростанциях, поскольку способны преобразовывать электроэнергию из любого источника тепла.
2. Автомобили
Термофотоэлектрические элементы, обеспечивая источник энергии, потенциально могут повысить эффективность и экологичность электромобилей.
3. Космический корабль
В сферу применения входят космические аппараты, в которых термофотоэлектрические элементы могут вырабатывать электроэнергию, снижая зависимость от ресурсов Земли.
4. Портативная электроника
Термофотоэлектрические элементы потенциально могут использоваться для питания портативных электронных устройств, таких как ноутбуки и мобильные телефоны.
5. Автомобильные и промышленные уплотнения
Примерами применения являются автомобильные и трубные уплотнения, особенно в средах, требующих термостойкости до 120 градусов Цельсия. Термопластичные вулканизаты с твердостью по Шору от 45A до 45D хорошо подходят для применения под капотом автомобилей, где требуется повышенная термостойкость и маслостойкость.
Рекомендуется: Что такое фотоэлемент?
