长期以来，美国可再生能源实验室(以下简称NREL）致力于开发创纪录的太阳能电池，将太阳能转化为其他形式的能量。然而，太阳并不是光伏材料捕获的唯一能量源。热辐射物体也可以发光-电磁波波长较长，能量较低-热光伏电池（TPV）优化电池捕获这种能量。

芯片采购网专注于整合国内外授权IC代理商现货资源，芯片库存实时查询，行业价格合理，采购方便IC芯片，国内专业芯片采购平台。

近日，NREL新型光伏电池的开发远远超过了以前TPV创造世界纪录。电池开发的初衷是麻省理工学院(以下简称MIT）研究结果已在期刊上发表《Nature》上。此外，当环境温度加热到2400 ℃，创纪录电池的最高效率为41.1%（±1%)，在一定温度范围内，平均效率为36.2%。

热光伏(TPV)红外波长的光主要通过光伏效应转化为电能，能够储存和转化能量。研究人员计划这样做 TPV 电池集成到电网规模的热电池中。该系统将从太阳能等可再生能源中吸收多余的能量，并将其储存在高绝缘热石墨库中。当需要能量(如阴天)时，TPV 电池将热量转化为电能，并将能量分配给电网Jorjin代理。

世界上超过 90% 煤炭、天然气、核能气、核能和聚光太阳能。蒸汽轮机一来，蒸汽轮机一直是将这种热源转化为电能的工业标准方法。平均而言，蒸汽轮机将约为 35% 热源可靠地转化为电能。到目前为止，所有热机的最高效率约为 60% 。但这些机器依赖于受温度限制的运动部件。高于 2000 例如，摄氏度的热源 Henry 涡轮机提出的热电池系统太热了。热光伏电池为固态发电设备提供了探索途径。就像太阳能电池一样，TPV 电池可由具有特定带隙的半导体材料制成（材料的价带与导带之间的间隙）。若能量足够高的光子被材料吸收，则可将电子踢过带隙，然后电子可在带隙中传导，从而发电。没有转子或叶片。

光捕捉

新的 TPV 在设计中，研究团队希望从更高温度的热源中捕获更高能量的光子，从而更有效地转换能量。 TPV 与设计相比，该团队的新电池采用了更高的间隙和多个结或材料层。

电池由三个主要区域组成：高带间隙合金位于带间隙较低的合金上方，下层为镜面金。第一层捕获热源中最高能量的光子，并将其转换为电能，而通过第一层的低能量光子被第二层捕获并转换以增加产生的电压。任何通过第二层的光子都会被镜子反射回热源，而不是作为废热被吸收。

该团队将电池放置在热通量传感器上，直接测量电池吸收的热量。它们将电池暴露在高温灯下，并将光集中在电池上。然后，它们改变了灯泡的强度或温度，并观察了电池的功率效率（与吸收的热量相比，其产生的电量如何随温度而变化）。在 1900 至 2400 在摄氏度温度范围内，新型 TPV 保持电池的效率 40% 左右。

实验中的电池约为一平方厘米。对于电网规模的热电池系统，Henry 设想 TPV 电池必须扩大到约 10000 平方英尺（约四分之一的足球场）将在温度控制的仓库中运行，从巨大的太阳能仓库中获得电力。他指出，制造大型光伏电池的基础设施也可用于制造 TPV。

研究人员表示，如果使用更好的反射器，这些设备的效率可以提高到 50% 以上。2020 年，另一组研究中的反射器达到 98% 上述反射率。科学家们说，这种反射器与新的热光伏相结合 2,250°C 时间效率可超过 56%，或在 1,900 至 2,400°C 范围内的平均效率超过 51%。

应用前景

研究人员计划这样做 TPV 电池集成到电网规模的热电池中。该系统将从太阳能和其他可再生能源中吸收多余的能量，并将其储存在高绝缘的热石墨库中。当需要能量（如阴天）时，TPV 电池将热量转化为电能，并将能量分配给电网。

TPV电池的1.4/1.2 eV和1.2/1.0 eV串联设备用于热能网格存储(TEGS)应用的1900–2400 °C优化了发射器的温度范围。TEGS采用低成本电网规模储能技术TPV将热量转换为20000以上°C涡轮机无法达到的电能。它是一种能吸收电能，将其转化为高温热量，储存热量，然后通过TPV按需将其转换回电能。尽管TEGS最初是用熔融硅储存介质构思的，但石墨储存介质的成本较低(每公斤0.5美元)，预计每个单位能源的资本成本（CPE）每千瓦时不到10美元。这个成本很低，会使TEGS能够满足长期储能的拟议成本目标（<20美元/千瓦时)，使可再生能源与化石燃料具有成本竞争力。

TEGS全球二氧化碳排放量最终可以降低约40%，即使电网脱碳(排放量约25%)，然后让无二氧化碳的电力给运输部门的车辆充电(排放量约15%)。达到40%的TPV效率值得注意，因为这意味着TEGS而一系列其他潜在应用现在是可行的。这些应用包括其他储能技术、天然气、丙烷或氢燃料发电和高温工业废热回收。

TPV 另一种选择是将其与氢燃料技术相结合。在这种情况下，TPV 涡轮机的一些优点包括成本低、响应时间快、维护成本低、燃料灵活性低、发电规模小(约 10 兆瓦)具有成本效益的能力。

该团队现在计划在热电池原型系统和试点演示中测试其电池。他们还希望将不可用辐射的比例提高到 97-98%进一步提高了电池的效率 50%。

就可持续性而言，该技术是一个巨大的净积极因素，在其生命周期内安全无害，对减少电力生产中二氧化碳排放有很大影响，是推广可再生能源、实现完全脱碳电网的绝对关键一步。

研发之路

麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)2014年初宣布，开发了将太阳能转化为电力的新方法。它被称为热光伏(thermophotovoltaic：TPV)发电技术。

TPV发电的假设是将可见光等来自太阳的电磁波转化为热量，然后通过称为发射极(Emitter)固体元件将这些热量转化为特定波长的光，最后用普通太阳能电池接收并转化为电力。相关方正在研究只将紫外线和红外线转化为可见光的波长转化技术，以提高太阳能电池的发电效率，TPV可以说是其中之一，但是TPV与其他技术不同，可见光波长转换也是如此。

当时，太阳能电池只能将支撑太阳能电池间隙的特定波长附近的光能转化为电力。TPV发电有望利用几乎所有的太阳能，因此理想情况下，转换效率可达80%以上(MIT)。 来源：友绿智库