新型热光伏电池惊艳世界！加快绿色能源产业发展步伐
- 2022/4/20 17:47:00 11617
- 来源：化工仪器网
【仪表网 仪表研发】“十四五”以来，我国一直在倡导实现绿色低碳生活。电是人们在生活中不可或缺的一种能源，但是要让电真正成为一种清洁、绿色的能源，还要看它是由什么一次能源所转化而来的。
热光伏电池事实上就是一种热红外光电池，这种技术主要就是是将高温热辐射体的能量通过一种半导体电池直接转换成电能。热光伏电池的原理其实与太阳能电池相似，不过只是利用的光源不同，但同样能够将光能转化为电能，并且可以实现能量储存和转换的方法。
由于热光伏电池具有噪音低、可携带、无移动部件、理论效率较高、可靠性高、高重量比功率、高体积比功率，并且还能将热能利用和发电结合在一起等优点。热光伏电池不仅可以通过串并联的方式来给卫星供电，同时还可以为小型军用装备提供编写的电力供应，还可以给蓄电池充电，为边远地区供电使用。
世界上有90%的电力是由煤炭、天然气和太阳能等热源产生的，而一个世纪以来，将这些热能转换为电能所依靠的一直是蒸汽涡轮机。典型的涡轮机效率一般是在25%到35%，平时还需要大量维护，并且由于蒸汽这种介质的存在，蒸汽涡轮机依赖于必须在一定温度阈值下运行的活动部件。
美国国家可再生能源实验室和麻省理工学院工程师设计了一种没有运动部件的热机，他们将热光伏电池整合到了电网规模的热电池中。这种系统将从太阳能等可再生资源中吸收多余的能量，并将这些能量储存在高度绝缘的热石墨库中。当需要能量时，即便是在阴天，热光伏电池也能够将热量转化为电能，随后将能量分配给电网。
这种新的设计旨在从更高温度的源头捕获更高能量的光子，能够更有效地转换能量，这要归功于它采用更高的带隙材料和多个结或材料层。在1900℃至2400℃的温度范围内的测试中，新型TPV电池的效率保持在40%左右，这一性能大大优于传统蒸汽轮机。不仅如此，使用热光伏发电机，还能够避免使用移动部件、流体和复杂的热交换器。这种技术在其生命周期内是安全的、对环境无害的，并且可对减少电力生产中的二氧化碳排放产生巨大影响。
不只是释放能量，热光伏电池也能储存大量能量。马德里技术大学的一组科学家制造了一种潜热热光伏电池，它是由热发射器和光伏二极管电池组成的热光伏系统，这种系统利用太阳能或风能等间歇性可再生能源的过剩发电量，在1000摄氏度以上的温度条件下熔化廉价金属或非金属，例如硅或硅铁合金，硅合金在其融化过程中就能够储存大量能量。
热光伏发电机就像微型的光伏装置，可以产生比传统太阳能发电厂高100倍的发电功率。商用太阳能光伏板的效率在15%到20%之间，而热光伏电池的转化效率能够达到30%到40%之间。使用热光伏发电机代替传统的热电机，能免去使用移动部件、流体或复杂的热交换器。这样一来，整个系统可以变得更加经济、紧凑和安静。以热能的形式储存多余的电力是十分有意义的，因为这是储存能量的比较便宜的方式之一，事实上，这种设备将会比锂离子电池更加有利可图。不仅如此，剩余60%到70%的未转化为电能的热量还可以直接输送到建筑物、工厂或城市，从而减少天然气消耗。
随着科技的进步、成本的降低，热光伏电池越来越有着广泛的应用前景。尽管目前热光伏技术长且处于基础研究阶段，也无法第一时间实现市场应用，但随着对热光伏研究的不断深入，热光伏系统的结构必然将会进一步完善，效率也会得到进一步的提高，而此项技术也会越来越成熟。相信在不久的将来，热光伏技术也会像其本身一样，在诸多领域不断“发热发光”！
(资料参考来源：科技日报、财联社、知网)
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