Termofotovoltaiska (TPV) cellgeneratorer använder den fotovoltaiska effekten för att omvandla värme till elektricitet och kopplas sömlöst till olika värmekällor, såsom högtemperatur spillvärmeströmmar, variabel förnybar elektricitet, bränslen och koncentrerade solvärmesystem. I TPV riktas strålningsemissionen mot den kalla sidan av solcellen, vilket underlättar värmeöverföring till den termiska emittern. Strategier som att reflektera eller undertrycka lågenergisk (utanför bandet) termisk strålning minskar värmetillförseln, medan absorption av högenergiska (inom bandet) fotoner i cellen genererar elektronhålpar.
Denna omvandlingsprocess erbjuder ett tyst alternativ för kraftproduktion nära användningspunkten, vilket ger fördelar jämfört med konventionella generatorer och traditionella kraftcykler. Den innovativa tekniken möjliggör inte bara användning av lågkvalitativ värme, som tidigare ansågs vara en avfallsprodukt, för uppvärmning, utan underlättar även produktionen av varmvatten. Den banbrytande termofotovoltaiska cellen, som representerar en ny typ av solcell som omvandlar termisk energi till elektrisk energi, har potential att revolutionera elproduktionen genom att förbättra effektiviteten och miljövänligheten.
Vilka material används i TPV-celler?
TPV-celler med smala bandgap inkluderar galliumantimonid (GaSb), indiumgalliumarsenid (InGaAs) och flera andra material såsom germanium (Ge) och indiumarsenid (InAs). De inkluderar även indiumgalliumarsenidantimonid (InGaAsSb), indiumarsenidantimonidfosfid (InAsSbP) och indiumgalliumarsenidantimonidfosfid (InGaAsSbP).
Se även: Vad är en wafer i PV?
Hur fungerar TPV-celler?
Till skillnad från solcellssystem kan termofotovoltaiska (TPV) system fungera under längre perioder vid en lägre radiatorvärmetemperatur. Består av fyra avgörande komponenter, detta system inkluderar
- en generator som producerar värmeenergi genom bränsleförbränning,
- en radiator som omvandlar värmeenergi till en utsläppsspektrum,
- ett filter som riktar in emissionsspektrumet med en TPV-cell, och
- TPV-cellen omvandlar fotonstrålning till elektrisk energi.
Varje komponents prestanda har analyserats noggrant, med särskilt fokus på TPV-cellen – det kritiska elementet som direkt omvandlar fotonstrålning till elektricitet. TPV-cellen fungerar genom att absorbera värme och omvandla den till ljus , som sedan omvandlas till elektrisk energi. Denna process liknar den hos en vanlig solcell men visar sig vara mer effektiv än traditionella solceller som direkt omvandlar solljus till elektricitet. Det är värt att notera att effektiviteten hos en termofotovoltaisk cell är beroende av värmekällans temperatur, där högre temperaturer resulterar i ökad effektivitet.
Se även: Vad är ett koncentrerat solenergisystem?
Vad är användningen av TPV-celler?
Termofotovoltaiska celler visar en mängd olika tillämpningar:
1. Kraftverk
Dessa celler är ett tilltalande alternativ för elproduktion i kraftverk, som kan omvandla el från vilken värmekälla som helst.
2. bilar
Termofotovoltaiska celler, genom att tillhandahålla en kraftkälla, har potential att förbättra effektiviteten och miljövänligheten hos elfordon.
3. Rymdfarkoster
Applikationen inkluderar rymdfarkoster där termofotovoltaiska celler kan generera elektricitet, vilket minskar beroendet av jordens resurser.
4. Bärbar elektronik
Termofotovoltaiska celler har potential att driva bärbara elektroniska enheter som bärbara datorer och mobiltelefoner.
5. Fordons- och industritätningar
Tätningar och rörtätningar för fordon, särskilt i miljöer som kräver värmebeständighet upp till 120 grader Celsius, är exempel på tillämpningar. TPV-element med shore-hårdhetsvärden från 45A till 45D är väl lämpade för fordonsapplikationer under motorhuven som kräver förbättrad temperatur- och oljebeständighet.
Rekommenderas: Vad är en fotoelektrisk cell?
