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新型熱光伏電池驚艷世界！加快綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐
2022年04月19日 10:59:15
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：5329
相信在不久的將來，熱光伏技術(shù)也會(huì)像其本身一樣，在諸多領(lǐng)域不斷“發(fā)熱發(fā)光”！
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】“十四五”以來，我國一直在倡導(dǎo)實(shí)現(xiàn)綠色低碳生活。電是人們?cè)谏钪斜夭豢缮俚囊环N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(shí)上就是一種熱紅外光電池，這種技術(shù)主要就是是將高溫?zé)彷椛潴w的能量通過一種半導(dǎo)體電池直接轉(zhuǎn)換成電能。熱光伏電池的原理其實(shí)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(shí)現(xiàn)能量儲(chǔ)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(dòng)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(jié)合在一起等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)還可以為小型軍用裝備提供編寫的電力供應(yīng)，還可以給蓄電池充電，為邊遠(yuǎn)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(gè)世紀(jì)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(jī)。典型的渦輪機(jī)效率一般是在25%到35%，平時(shí)還需要大量維護(hù)，并且由于蒸汽這種介質(zhì)的存在，蒸汽渦輪機(jī)依賴于必須在一定溫度閾值下運(yùn)行的活動(dòng)部件。
美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院工程師設(shè)計(jì)了一種沒有運(yùn)動(dòng)部件的熱機(jī)，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(chǔ)存在高度絕緣的熱石墨庫中。當(dāng)需要能量時(shí)，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(shè)計(jì)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?dú)w功于它采用更高的帶隙材料和多個(gè)結(jié)或材料層。在1900℃至2400℃的溫度范圍內(nèi)的測(cè)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(jī)。不僅如此，使用熱光伏發(fā)電機(jī)，還能夠避免使用移動(dòng)部件、流體和復(fù)雜的熱交換器。這種技術(shù)在其生命周期內(nèi)是安全的、對(duì)環(huán)境無害的，并且可對(duì)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(chǔ)存大量能量。馬德里技術(shù)大學(xué)的一組科學(xué)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(fēng)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(jià)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(chǔ)存大量能量。
熱光伏發(fā)電機(jī)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(dá)到30%到40%之間。使用熱光伏發(fā)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱電機(jī)，能免去使用移動(dòng)部件、流體或復(fù)雜的熱交換器。這樣一來，整個(gè)系統(tǒng)可以變得更加經(jīng)濟(jì)、緊湊和安靜。以熱能的形式儲(chǔ)存多余的電力是十分有意義的，因?yàn)檫@是儲(chǔ)存能量的最便宜的方式之一，事實(shí)上，這種設(shè)備將會(huì)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(jìn)步、成本的降低，熱光伏電池越來越有著廣泛的應(yīng)用前景。盡管目前熱光伏技術(shù)長且處于基礎(chǔ)研究階段，也無法第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用，但隨著對(duì)熱光伏研究的不斷深入，熱光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必然將會(huì)進(jìn)一步完善，效率也會(huì)得到進(jìn)一步的提高，而此項(xiàng)技術(shù)也會(huì)越來越成熟。相信在不久的將來，熱光伏技術(shù)也會(huì)像其本身一樣，在諸多領(lǐng)域不斷“發(fā)熱發(fā)光”！
(資料參考來源：科技日?qǐng)?bào)、財(cái)聯(lián)社、知網(wǎng))
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