Modeliran in visokotemperaturni toplotno fotovoltaični sistem (TPV) ter njegova učinkovitost delovanja se ocenjujeta v kontekstu koncentrirane sončne energije (CSP) s shranjevanjem toplotne energije (TES). Model vključuje TES, kar omogoča identifikacijo in prednostno določanje lastnosti ravni celice / modula TPV, ki jih je treba optimizirati, da bi dosegli največjo učinkovitost. Koncentrirana sončna energija CSP koristi pred alternativami, ki temeljijo na fosilnih gorivih.
Sistemska zasnova omogoča uporabo tekoče kovine kot visokotemperaturni prenos toplote in tekočine TES. Sistemska zasnova združuje velike ekonomske prednosti celic TPV, izdelane na podlogah, ki jih je mogoče ponovno uporabiti, z odsevnim reflektorjem za odsev fotonov.
Inženirji iz Tehnološkega inštituta verjamejo, da bodo visokotemperaturni toplotnofotovoltični "bloki" nekega dne zagotavljali poceni in učinkovito alternativo kombiniranim električnim turbinam, ki se trenutno uporabljajo.
Toplotnofotovoltne (TPV) celice delujejo kot standardne sončne celice, vendar le infrardečo svetlobo, ki je toplotna in jo pretvorijo neposredno v električno energijo. Po navadi se reflektor uporablja za povečanje učinkovitosti njihovega modela z uporabo srebrnega reflektorja, ki odpre neizkoriščene fotone nazaj do oddajnika.
V študiji, objavljeni v reviji Energy and Environmental Science, inženirji predvidevajo kombiniran sistem za shranjevanje CSP in toplotne energije (TES), ki delujeta pri temperaturah nad 1300 oC. Toplota se uporablja za taljenje silicija, ki bi bil shranjen v velikih izoliranih rezervoarjih, dokler bi bilo treba. Ker se silikon ohladi in strdi, bo toplota sproščena in pretvorjena v električno energijo s celicami TPV.
Opomba: silikon je kovinski ali nekovinski, to je metaloid in ima lastnosti med značilnimi kovinami in nekovinami.
Na sliki 2 je prikazan shematski prikaz toplotnofotovoltaičnega, ki bi se uporabljal za pretvorbo toplotne energije iz zgoščene sončne toplote neposredno v električno energijo
"Celoten sistem je lahko precej učinkovit, če bomo razumeli, kje toplota teče in ustrezno oblikuje." Prepričani smo, da je pot, da je sinteza celic TPV za red velikosti cenejši od turbine za pretvorbo toplotne energije v električno energijo.
V kontekstu celotnega sistema predlagamo, da en dan učinkovitosti tekmujejo z najboljšimi toplotnimi motorji, ki so na voljo danes na planetu. Znane so tudi kot turbine s kombiniranim ciklom saj uporabljajo isti vir toplote v tandemu, običajno v elektrotehniki.
Sistem TPV v kombinaciji s koncentrirano sončno in staljeno shranjevalno kovino, z uporabo izboljšane celice proizvajajo na reciklirano podlago, ki so proizvedeni z delov in lahko delujejo pri temperaturah nad 1300 oC. Proizvajajo pa lahko učinkovitost z več kot 65 odstotkov, kot je zapisano v svetovnem zapisu za toplotnim motorjem.
Trenutno so v toplotno fotonapetostnih sistemih, pogoji omejeni s stabilnostjo toplotnih izmenjevalcev. Izgube ponovljivih energij, lakom hladilnih sistemov in preprostim razvojem laka v primerjavi s tradicionalnimi fotonapetostnimi sistemi. Zato se je treba osredotočiti na silicijev karbid ali volfram, ki sta segreta na 720 oC, medtem ko toplotno fotonapetostne celice dosežejo 120 oC ali več.
I.K.
