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儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】“十四五”以來，我國一直在倡導實現(xiàn)綠色低碳生活。電是人們在生活中必不可少的一種
能源，但是要讓電真正成為一種清潔、綠色的能源，還要看它是由什么一次能源所轉(zhuǎn)化而來的。
熱光伏電池事實上就是一種熱紅外光電池，這種技術主要就是是將高溫熱
輻射體的能量通過一種
半導體電池直接轉(zhuǎn)換成電能。熱光伏電池的原理其實與太陽能電池相似，不過只是利用的光源不同，但同樣能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電能，并且可以實現(xiàn)能量儲存和轉(zhuǎn)換的方法。
由于熱光伏電池具有噪音低、可攜帶、無移動部件、理論效率較高、可靠性高、高重量比功率、高體積比功率，并且還能將熱能利用和發(fā)電結合在一起等優(yōu)點。熱光伏電池不僅可以通過串并聯(lián)的方式來給衛(wèi)星供電，同時還可以為小型軍用裝備提供編寫的電力供應，還可以給蓄電池充電，為邊遠地區(qū)供電使用。
世界上有90%的電力是由煤炭、天然氣和太陽能等熱源產(chǎn)生的，而一個世紀以來，將這些熱能轉(zhuǎn)換為電能所依靠的一直是蒸汽渦輪機。典型的渦輪機效率一般是在25%到35%，平時還需要大量維護，并且由于蒸汽這種介質(zhì)的存在，蒸汽渦輪機依賴于必須在一定溫度閾值下運行的活動部件。
美國國家可再生能源實驗室和麻省理工學院工程師設計了一種沒有運動部件的熱機，他們將熱光伏電池整合到了電網(wǎng)規(guī)模的熱電池中。這種系統(tǒng)將從太陽能等可再生資源中吸收多余的能量，并將這些能量儲存在高度絕緣的熱石墨庫中。當需要能量時，即便是在陰天，熱光伏電池也能夠?qū)崃哭D(zhuǎn)化為電能，隨后將能量分配給電網(wǎng)。
這種新的設計旨在從更高溫度的源頭捕獲更高能量的光子，能夠更有效地轉(zhuǎn)換能量，這要歸功于它采用更高的帶隙材料和多個結或材料層。在1900℃至2400℃的溫度范圍內(nèi)的測試中，新型TPV電池的效率保持在40%左右，這一性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)蒸汽輪機。不僅如此，使用熱光伏發(fā)電機，還能夠避免使用移動部件、流體和復雜的熱交換器。這種技術在其生命周期內(nèi)是安全的、對環(huán)境無害的，并且可對減少電力生產(chǎn)中的二氧化碳排放產(chǎn)生巨大影響。
不只是釋放能量，熱光伏電池也能儲存大量能量。馬德里技術大學的一組科學家制造了一種潛熱熱光伏電池，它是由熱發(fā)射器和光伏二極管電池組成的熱光伏系統(tǒng)，這種系統(tǒng)利用太陽能或風能等間歇性可再生能源的過剩發(fā)電量，在1000攝氏度以上的溫度條件下熔化廉價金屬或非金屬，例如硅或硅鐵合金，硅合金在其融化過程中就能夠儲存大量能量。
熱光伏發(fā)電機就像微型的光伏裝置，可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)太陽能發(fā)電廠高100倍的發(fā)電功率。商用太陽能光伏板的效率在15%到20%之間，而熱光伏電池的轉(zhuǎn)化效率能夠達到30%到40%之間。使用熱光伏發(fā)電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱電機，能免去使用移動部件、流體或復雜的熱交換器。這樣一來，整個系統(tǒng)可以變得更加經(jīng)濟、緊湊和安靜。以熱能的形式儲存多余的電力是十分有意義的，因為這是儲存能量的最便宜的方式之一，事實上，這種設備將會比鋰離子電池更加有利可圖。不僅如此，剩余60%到70%的未轉(zhuǎn)化為電能的熱量還可以直接輸送到建筑物、工廠或城市，從而減少天然氣消耗。
隨著科技的進步、成本的降低，熱光伏電池越來越有著廣泛的應用前景。盡管目前熱光伏技術長且處于基礎研究階段，也無法第一時間實現(xiàn)市場應用，但隨著對熱光伏研究的不斷深入，熱光伏系統(tǒng)的結構必然將會進一步完善，效率也會得到進一步的提高，而此項技術也會越來越成熟。相信在不久的將來，熱光伏技術也會像其本身一樣，在諸多領域不斷“發(fā)熱發(fā)光”！
(資料參考來源：科技日報、財聯(lián)社、知網(wǎng))
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