40%的热光伏效率
应用物理
2022-04-27 v2
摘要
我们报道了效率大于40%的热光伏(TPV)电池的制备与测量，这是创纪录的高TPV效率，也是高带隙叠层TPV电池效率的首次实验演示。TPV效率通过同时测量电功率输出和器件经量热法耗散的热量来确定。该TPV电池为双结器件，由带隙在1.0至1.4 eV之间的高质量III-V族材料构成，针对1900–2400{\deg}C的高发射极温度进行了优化。这些电池利用带边光谱滤波概念以获得高效率，采用高反射率背表面反射镜将无用的带隙下辐射反射回发射极。一个1.4/1.2 eV器件在30.4 W/cm2辐照度和2400{\deg}C发射极温度下，以2.39 W/cm2的功率密度工作，达到(41.1 ± 1)%的最高效率。一个1.2/1.0 eV器件在20.1 W/cm2辐照度和2127{\deg}C发射极温度下，以1.8 W/cm2的功率密度工作，达到(39.3 ± 1)%的最高效率。这些电池可集成到用于热能电网存储(TEGS)的TPV系统中，以实现可调度可再生能源。这些新型TPV电池为TEGS达到足够高的效率和足够低的成本以实现电网完全脱碳提供了一条途径。此外，所演示的高效率也使TPV在成本和性能方面有望与基于涡轮的热机竞争大规模发电，从而可能在天然气或氢燃料发电中得到应用。
引用
@article{arxiv.2108.09613,
title = {Thermophotovoltaic Efficiency of 40%},
author = {Alina LaPotin and Kevin L. Schulte and Myles A. Steiner and Kyle Buznitsky and Colin C. Kelsall and Daniel J. Friedman and Eric J. Tervo and Ryan M. France and Michelle R. Young and Andrew Rohskopf and Shomik Verma and Evelyn N. Wang and Asegun Henry},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.09613},
year = {2022}
}