双面热光伏能量转换

热光伏(TPV)能量转换效率近来已突破30%。如此高效率的关键在于TPV电池背面包含一面高效反射镜，将带外能量光子反射回热发射体。理论上通过接近100%的反射镜反射率可获得超过50%的效率。然而，极少量（百分之几）的带外吸收会显著恶化转换效率。因此，当前研究聚焦于开发能够实现超过95%极高带外反射率的先进反射镜设计。在本文中，我提出一种双面TPV电池，其无需使用反射镜即可实现高效光子循环，且对带外光学损耗较不敏感。该设计的关键在于将电池置于热发射体腔体中，使其两面均受辐照。于是，带外光子透射过电池并在发射体中被重新吸收。因此，与反射镜/电池界面相关的光学损耗被消除，潜在地实现了更高的光子循环效率。本文对边缘冷却双面TPV电池进行了详细平衡仿真，表明双面结构相比单面设计可实现更高的转换效率以及两倍的功率密度，后者对于中等温度与低成本TPV发电而言是一项显著优势。因此，双面TPV电池对于开发实用、高效、低成本的TPV器件以在更广热源温度范围内发电颇具吸引力。