เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกตัวแรกที่มีประสิทธิภาพมากกว่า 40% ซึ่งสูงกว่าเครื่องยนต์ความร้อนโซลิดสเตตที่มีอยู่ และสูงกว่าประสิทธิภาพเฉลี่ยของการผลิตไฟฟ้าจากกังหัน ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NREL) เซลล์ซึ่งเป็นอุปกรณ์สองทางแยกที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ III-V
ที่มีแบนด์
แกปอิเล็กทรอนิกส์ระหว่าง 1.0 ถึง 1.4 eV ใช้ตัวสะท้อนแสงที่พื้นผิวด้านหลังเพื่อเบี่ยงเบนการแผ่รังสีย่อยแบนด์แกปที่ไม่สามารถใช้งานได้กลับไปยังแหล่งกำเนิด และได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับแหล่งความร้อนที่อุณหภูมิ 1900–2400 องศาเซลเซียส ตามที่นักพัฒนาของพวกเขากล่าวว่า
เซลล์สามารถรวมเข้ากับระบบพลังงานหมุนเวียนสำหรับการจัดเก็บกริดความร้อนที่มีต้นทุนต่ำอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิก (TPV) ใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อแปลงแสงอินฟราเรดส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาจากวัตถุร้อน (ที่อุณหภูมิ 600 °C หรือมากกว่า) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า พวกมันสามารถทำงานกับ
แหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่ใช้โดยกังหัน และช่วงของแหล่งที่เป็นไปได้นั้นกว้างมาก รวมถึงการเผาไหม้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ความร้อนเหลือทิ้ง ความร้อนที่เก็บไว้ในระบบกักเก็บพลังงานความร้อน และรังสีดวงอาทิตย์ผ่านตัวดูดซับรังสีระดับกลาง . โดยหลักการแล้วแหล่งที่มาทั้งหมดเหล่านี้
มีความน่าเชื่อถือมากกว่าพลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์ที่สร้างจากแสงแดดโดยตรง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ไม่ต่อเนื่องประสิทธิภาพใหม่ 41.1%TPV ตัวแรกทำจากตัวสะท้อนแสงที่พื้นผิวด้านหลังในตัวและแหล่งกำเนิดทังสเตนที่ปล่อยออกมาที่อุณหภูมิ 2,000 °C อุปกรณ์เหล่านี้มีประสิทธิภาพเพียง 29%
และแม้ว่าจะมีความก้าวหน้าตามมา แต่ TPV ก็ยังพยายามที่จะทำได้เกิน 32% และทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1,300 °C อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีของ TPV ทำนายว่าประสิทธิภาพของพวกมันอาจเกิน 50% ดังนั้นนักวิจัยจึงสงสัยว่ายังมีช่องว่างสำหรับการปรับปรุง เซลล์ TPV ใหม่ซึ่งพัฒนาโดยทีมที่นำจากภาควิชา
วิศวกรรม
เครื่องกลของ MITมีประสิทธิภาพสูงสุด 41.1% และทำงานที่ความหนาแน่นของพลังงาน 2.39 W/cm 2โดยใช้แหล่งความร้อนที่ปล่อยออกมาที่ 2400 องศาเซลเซียส อุปกรณ์เหล่านี้ประดิษฐ์ขึ้นโดยนักวิจัยโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า epitaxy ในเฟสไอออร์แกนิก การออกแบบเซลล์แรกในสองเซลล์ของทีม
ใช้จุดเชื่อมต่อด้านบนและด้านล่างที่ทำจาก ที่เติบโตบนวัสดุพิมพ์ GaAs ในการออกแบบนี้ มีแบนด์แกปที่ 1.2 eV มีแบนด์แกปที่ 1.0 eV และแลตทิซของพวกมันไม่ตรงกันตามค่าคงที่ของคริสตัลโลกราฟิกแลตทิซของซับสเตรต การออกแบบที่สองรวมเซลล์ด้านบน 1.4
ที่จับคู่กับตาข่ายเข้ากับเซลล์ด้านล่าง 1.2 eV GaInAs ที่ไม่ตรงกันประสิทธิภาพ สูงของเซลล์มาจากปัจจัยต่างๆ ร่วมกัน “อย่างแรกคือการใช้เซลล์หลายทางแยกที่ช่วยให้เราสามารถแปลงแถบพลังงานต่างๆ ของสเปกตรัมตกกระทบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการลดการสูญเสียที่เรียกว่า
การระบายความร้อน” เธออธิบาย “ประการที่สองคือการใช้วัสดุที่มีแถบรัดที่สูงกว่าวัสดุที่ใช้โดยทั่วไปสำหรับ TPV พร้อมกับอุณหภูมิของแหล่งความร้อนที่สูงขึ้น”“โดยปกติแล้ว TPV จะกำหนดเป้าหมายแบนด์แกปที่ประมาณ 0.7 eV โดยมีอุณหภูมิแหล่งกำเนิดต่ำกว่า 1,300 °C” LaPontin กล่าวต่อ
“เนื่องจากมี
‘ค่าปรับ’ เกือบคงที่ที่คุณจ่ายให้กับแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้ การเปลี่ยนไปใช้แบนด์แกปที่สูงขึ้น (จาก 1.0 ถึง 1.4 eV) จึงให้ข้อได้เปรียบ เมื่อคุณย้ายไปที่แบนด์แกปที่สูงขึ้น คุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและค่าปรับจะกลายเป็นเศษส่วนเล็ก ๆ ของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมสูงขึ้น”
ปัจจัยอื่นๆ ที่ทำให้อุปกรณ์มีประสิทธิภาพสูง ได้แก่ การใช้ตัวสะท้อนแสงพื้นผิวด้านหลังที่มีการสะท้อนแสงสูงเพื่อส่งรังสี กลับไปยังแหล่งความร้อน เช่นเดียวกับเทคนิคการผลิตคุณภาพสูงที่พัฒนาขึ้นที่ กล่าวต้องการเงินทุนเพิ่มเติมกล่าวว่าอุปกรณ์ของทีมนี้เป็นครั้งแรกที่ประสิทธิภาพของ TPV สูงถึง 40%
และเป็นครั้งแรกที่เครื่องยนต์ความร้อนแบบโซลิดสเตตใดๆ ได้แสดงประสิทธิภาพที่สูงกว่าประสิทธิภาพเฉลี่ยจากการผลิตไฟฟ้าจากกังหันในสหรัฐอเมริกา เขากล่าวว่าการเปรียบเทียบกับกังหันเฉลี่ยเป็นกุญแจสำคัญ เนื่องจากปัจจุบันกังหันเกือบจะผูกขาดกับการผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ด้วยต้นทุนและประสิทธิภาพ
ที่ต่ำ “นี่เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่เทคโนโลยีอื่นแสดงประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกัน ต้นทุนที่ต่ำกว่า และความสามารถในการปรับขนาดได้ ซึ่งสามารถแข่งขันกับเครื่องยนต์ความร้อนที่ใช้กังหันได้” เขากล่าวในมุมมองของ Henry เทคโนโลยี TPV ได้รับความสนใจจากชุมชนวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมมาก
ในส่วนของพวกเขา นักวิจัยของ MIT ได้หันไปพัฒนาแบตเตอรี่ระบายความร้อนที่เข้ากันได้กับเทคโนโลยี TPV ของพวกเขา ซึ่ง Henry กล่าวว่าอาจเป็น “ส่วนใหญ่ของการแก้ปัญหาเพื่อบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” “แบตเตอรี่เทอร์มอลเป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานในระดับกริด
ที่มีต้นทุนต่ำมาก ซึ่งช่วยให้สามารถนำพลังงานหมุนเวียนเข้าสู่กริดได้อย่างเต็มที่” เขาอธิบาย “การใช้งานหลักสำหรับเซลล์ที่เราได้แสดงให้เห็นในงานของเราคือสำหรับแบตเตอรี่ประเภทนี้”อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับ TPV คือการรวมเข้ากับเทคโนโลยีเชื้อเพลิงไฮโดรเจน “ข้อดีบางประการของ TPV ที่มีมากกว่า
กังหันในบริบทนี้ ได้แก่ ต้นทุนที่ต่ำกว่า เวลาตอบสนองที่เร็วขึ้น การบำรุงรักษาต่ำ ความยืดหยุ่นของเชื้อเพลิง และความสามารถในการคุ้มทุนในระดับการผลิตไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กลง – ตามคำสั่งของ 10 MW”
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะทดสอบเซลล์ของพวกเขาในระบบต้นแบบแบตเตอรี่ความร้อน
credit: iwebjujuy.com lesrained.com IowaIndependentsBlog.com generic-ordercialis.com berbecuta.com Chloroquine-Phosphate.com omiya-love.com canadalevitra-20mg.com catterylilith.com lucianaclere.com
