基于热增强光致发光的温热光伏器件
光学
2015-05-21 v1
摘要
单结光伏电池被认为是高效的太阳能转换器，但即使理想电池也无法超越其基本热力学效率极限，该极限首先由Shockley和Queisser (SQ)分析。对于中等辐照水平，效率极限在30%-40%之间。效率损失在很大程度上归因于伴随电化学势生成过程固有的热耗散。诸如太阳能热光伏(STPV)和热光子学等概念旨在利用此耗散热，但超越SQ极限尚未实现，主要由于所需极高工作温度。最近，我们证明了在高温吸热光致发光(PL)中，光子速率随温度增加得以保持，而每个光子发生蓝移。我们也证明了吸热PL如何在相似温度下产生比热发射数量级更多的能量光子。这些新发现表明吸热PL是理想的光学热泵。在此，我们提出并热力学分析一种基于热增强光致发光(TEPL)的新型器件。在此器件中，太阳辐射由低带隙PL材料收集。除PL excitation外，否则损失的热能提升温度并允许TEPL发射耦合到更高带隙太阳能电池。然后过剩热能以高电压和高效率转换为电功。我们的结果表明，此类基于TEPL的器件可达到70%的理论最大效率，与STPV一样高，而显著降低的工作温度低于1000C。除理论分析外，我们实验演示了由亚带隙辐射泵浦的TEPL器件中增强的光电流。这为光伏学的新方向开辟了道路。
引用
@article{arxiv.1505.05317,
title = {A Thermal-Photovoltaic Device Based on Thermally Enhanced Photoluminescence},
author = {Assaf Manor and Carmel Rotschild},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.05317},
year = {2015}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1412.6896