การเข้าชม: 0 ผู้แต่ง: บรรณาธิการเว็บไซต์ เวลาเผยแพร่: 2025-11-03 ที่มา: เว็บไซต์
คุณสามารถใช้เซลล์เทอร์โมโวลตาอิกและเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกเพื่อเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้ วิธีนี้ใช้กระบวนการที่เรียบง่ายแต่ชาญฉลาด เมื่อมีอะไรร้อนก็จะปล่อยพลังงานออกมา พลังงานนี้ออกมาเป็นห่อเล็ก ๆ ที่เรียกว่าโฟตอน เซลล์พิเศษจะรับโฟตอนเหล่านี้เข้าไป หากโฟตอนมีพลังงานเพียงพอ พวกมันจะทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในเซลล์ การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ตารางด้านล่างแสดงแต่ละขั้นตอน :
| ขั้นตอน | คำอธิบาย |
|---|---|
| 1 | วัตถุร้อนปล่อยรังสีความร้อนออกมาเป็นโฟตอน |
| 2 | เซลล์แสงอาทิตย์จะรับโฟตอนเหล่านี้ซึ่งตรงกับพลังงานที่ปล่อยออกมา |
| 3 | โฟตอนที่มีพลังงานเพียงพอจะกระตุ้นอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ |
| 4 | สนามไฟฟ้าผลักอิเล็กตรอนอิสระไปที่ขั้วไฟฟ้าทำให้เกิดไฟฟ้า |
เซลล์เทอร์โมโวลตาอิกเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้า พวกมันทำได้โดยรับโฟตอนจากของร้อนเข้ามา โฟตอนเหล่านี้ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่และสร้างกระแสไฟฟ้า
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำงานได้ดีขึ้นกับวัสดุพิเศษ วัสดุเหล่านี้จับโฟตอนอินฟราเรดพลังงานต่ำ ทำให้เทคโนโลยีนี้ดีต่อระบบพลังงานหลายประเภท
ที่ ส่วนหลักของระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก ได้แก่ ตัวปล่อยความร้อน เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิก กระจกสะท้อน และระบบทำความเย็น ชิ้นส่วนเหล่านี้ช่วยให้การแปลงพลังงานดีขึ้น
การปรับปรุงใหม่ในเทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตอนนี้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า 41% ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับโรงงานและสถานที่ห่างไกลที่ต้องการไฟฟ้า
ระบบเทอร์โมโวลตาอิกสามารถใช้งานได้หลายวิธี ช่วยประหยัดพลังงานโดยการใช้ความร้อนเหลือทิ้ง สร้างพลังงานแบบพกพา และแม้กระทั่งขับเคลื่อนภารกิจอวกาศ ซึ่งช่วยในการประหยัดพลังงานและมีความยั่งยืนมากขึ้น
เซลล์เทอร์โมโวลตาอิกช่วย เปลี่ยนความร้อนเป็น ไฟฟ้า พวกเขาทำสิ่งนี้โดยรับพลังงานจากสิ่งที่ร้อน วัตถุร้อนจะปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เซลล์จับรังสีนี้ ภายในเซลล์ สารกึ่งตัวนำทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า คุณจะเห็นสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อเซลล์เทอร์โมโวลตาอิกอยู่ใกล้แหล่งความร้อนและเริ่มสร้างพลังงาน
เซลล์เทอร์โมโวลตาอิกใช้ ผลไฟฟ้าโซลาร์ เซลล์ ผลกระทบนี้เกิดขึ้นเมื่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบกับเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ภายในเซลล์ เซลล์จะรวบรวมอิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่เหล่านี้แล้วส่งออกไปยังวงจร สิ่งนี้จะทำให้คุณมีไฟฟ้า เป้าหมายหลักคือการเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าด้วยวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกสร้างขึ้นจากเซลล์เทอร์โมโวลตาอิก ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดพิเศษที่สามารถจับพลังงานได้หลายประเภท เซลล์เหล่านี้จับโฟตอนอินฟราเรดพลังงานต่ำได้ดี พวกเขาใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงโดยมีแถบความถี่ที่แน่นอน bandgap ช่วยให้เซลล์ได้รับพลังงานจากความร้อนมากขึ้น
อุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำงานโดยวางตัวปล่อยความร้อนไว้ใกล้กับเซลล์ ตัวปล่อยจะปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เซลล์รับพลังงานนี้และเปลี่ยนให้เป็นไฟฟ้า คุณสามารถพบกระบวนการนี้ได้ในระบบพลังงานใหม่ที่ต้องการ ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น.
คุณอาจสงสัยว่าเซลล์เทอร์โมโวลตาอิกและเทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกเหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร ทั้งสองใช้เซมิคอนดักเตอร์และเอฟเฟกต์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากความร้อน ทั้งสองต้องการรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อพลังงาน แต่เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกใช้การออกแบบและวัสดุที่ดีกว่า ช่วยให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและรับพลังงานได้มากขึ้น
นี่คือตารางที่แสดงความคล้ายคลึงหลักๆ:
| นำเสนอ | เซลล์เทอร์โมโวลตาอิก | เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก |
|---|---|---|
| ประเภทของรังสีที่ถูกแปลง | แม่เหล็กไฟฟ้า | แม่เหล็กไฟฟ้า |
| พลังงานโฟตอน | พลังงานที่สูงขึ้น | โฟตอนอินฟราเรดพลังงานต่ำ |
| วัสดุที่ใช้ | เซมิคอนดักเตอร์ | สารกึ่งตัวนำที่มีแถบความถี่เฉพาะ |
| กลไกการผลิตไฟฟ้า | การกระตุ้นด้วยอิเล็กตรอน | การกระตุ้นด้วยอิเล็กตรอน |
ตอนนี้ มาดูความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกและเทคโนโลยีความร้อนสู่ไฟฟ้าอื่นๆ:
| Aspect | Thermophotovoltaic (TPV) | Thermoelectric Technologies |
|---|---|---|
| กลไกการแปลงพลังงาน | แปลงรังสีความร้อนเป็นไฟฟ้า | แปลงความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นไฟฟ้า |
| ประสิทธิภาพ | ขีดจำกัดทางทฤษฎี 30-40%, เชิงพาณิชย์ 5-20% | เชิงพาณิชย์ 5-8%, ห้องปฏิบัติการสูงถึง 10-12% |
| องค์ประกอบของวัสดุ | เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดพิเศษที่มีการออกแบบขั้นสูง | วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ |
| ความเหมาะสมของการใช้งาน | ใช้งานได้มากขึ้นสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์เนื่องจากการปรับปรุงประสิทธิภาพ | ถูกจำกัดด้วยประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าในการใช้งานส่วนใหญ่ |
เคล็ดลับ: เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกสามารถเข้าถึงได้ ประสิทธิภาพที่สูง ขึ้น อาจนำไปใช้ในระบบพลังงานประเภทต่างๆ ได้มากขึ้น
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกช่วยให้คุณเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้โดยตรง คุณไม่จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหรือขั้นตอนเพิ่มเติม แนวคิดหลักคือปรากฏการณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เมื่อตัวปล่อยความร้อนปล่อยพลังงาน เซลล์จะรับพลังงานนั้นเข้าไป เซลล์จะใช้เซมิคอนดักเตอร์เพื่อทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ อิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่เหล่านี้สร้างกระแสไฟฟ้า
นี่คือตารางที่อธิบายหลักการทางกายภาพหลัก:
| หลักการสำคัญ | คำอธิบาย |
|---|---|
| ผลกระทบจากไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ | รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากวัตถุที่ร้อนจะสร้างพลังงานไฟฟ้าในเซลล์ PV |
| ประสิทธิภาพ | อัตราส่วนของพลังงานไฟฟ้าที่ส่งออกต่อการถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีทั้งหมดจากตัวปล่อยความร้อนไปยังเซลล์ PV |
| ความหนาแน่นของพลังงาน | กำลังไฟฟ้าที่ส่งออกต่อหน่วยพื้นที่ มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของระบบ |
| ผลกระทบระยะใกล้ | การถ่ายโอนพลังงานส่วนเกินเกิดขึ้นเมื่อตัวส่งสัญญาณอยู่ใกล้กับเซลล์มาก |
คุณจะเห็นว่าอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกใช้แนวคิดเหล่านี้เพื่อรับพลังงานจากความร้อนมากขึ้น วิธีการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และวิธีการตั้งค่าตัวปล่อยและเซลล์มีความสำคัญมาก หากคุณใช้วัสดุที่เหมาะสมและเก็บตัวส่งสัญญาณไว้ใกล้ตัว คุณสามารถทำให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้นและได้รับพลังงานจากความร้อนเท่าเดิมมากขึ้น
คุณต้องมีชิ้นส่วนหลักสองสามชิ้นสำหรับระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก แต่ละส่วนช่วยเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้า อุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกส่วนใหญ่มีส่วนประกอบที่สำคัญเหล่านี้:
ตัวปล่อยความร้อน : ส่วนนี้จะร้อนมากและเปล่งประกายด้วยพลังงาน มันทำจากวัสดุพิเศษ วัสดุเหล่านี้ให้พลังงานมากเมื่อถูกความร้อน
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิก : เซลล์นี้ตั้งอยู่ใกล้ตัวปล่อย ใช้เซมิคอนดักเตอร์เพื่อจับพลังงานจากตัวปล่อยความร้อน เซลล์จะเปลี่ยนพลังงานนี้เป็นไฟฟ้า
กระจกสะท้อนแสง : กระจกเหล่านี้จะสะท้อนแสงที่ไม่ได้ใช้กลับไปยังตัวส่งสัญญาณ ช่วยให้ระบบนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่และทำงานได้ดีขึ้น
ระบบทำความเย็น : เซลล์จะต้องคงความเย็นจึงจะทำงานได้ดี ระบบทำความเย็นจะระบายความร้อนส่วนเกินออกไป มันทำให้เซลล์มีอุณหภูมิที่เหมาะสม
วงจรไฟฟ้า : สายไฟและวงจรจะเคลื่อนย้ายกระแสไฟฟ้าจากเซลล์ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ
หมายเหตุ: การเลือกเซมิคอนดักเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกถือเป็นสิ่งสำคัญมาก วัสดุที่ดีที่สุดช่วยให้เซลล์รับพลังงานมากขึ้นและทำงานได้ดีขึ้น
คุณสามารถทำตามขั้นตอนง่ายๆ เพื่อดูว่าอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้อย่างไร แต่ละขั้นตอนใช้วิทยาศาสตร์ในการแปลงพลังงาน
อุ่นตัวส่งสัญญาณ
ขั้นแรก คุณให้ความร้อนตัวส่งสัญญาณ ตัวส่งจะร้อนมากและเริ่มเรืองแสง แสงเรืองแสงนี้ไม่ใช่แค่แสงธรรมดาเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีแสงอินฟราเรดซึ่งกักเก็บพลังงานได้มาก
ปล่อยโฟตอน ตัว
ปล่อยความร้อนจะส่งพลังงานออกเป็นโฟตอน โฟตอนเหล่านี้ย้ายจากตัวปล่อยไปยังเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิก
การดูดซับโฟตอนโดยเซลล์
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำจากสารกึ่งตัวนำชนิดพิเศษ มันดูดซับโฟตอน เซลล์จะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อโฟตอนตรงกับ bandgap ของเซมิ คอนดักเตอร์ เซลล์แบนด์แกปต่ำสามารถจับโฟตอนอินฟราเรดจากตัวปล่อยได้มากขึ้น
การกระตุ้นของอิเล็กตรอน
เมื่อโฟตอนกระทบกับเซมิคอนดักเตอร์ มันจะให้พลังงานแก่อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนจะตื่นเต้นและเคลื่อนตัวขึ้นไปสู่ระดับที่สูงขึ้น การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของกระแสไฟฟ้า
การผลิตไฟฟ้า
เซลล์รวบรวมอิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่ มันส่งพวกมันผ่านวงจรไฟฟ้า ตอนนี้คุณมีไฟฟ้าที่ทำจากความร้อน
การรีไซเคิลโฟตอน
โฟตอนบางชนิดไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นอิเล็กตรอน กระจกสะท้อนแสงจะส่งโฟตอนที่ไม่ได้ใช้เหล่านี้กลับไปยังตัวปล่อย ตัวส่งสามารถรับพวกมันเข้าและส่งออกไปอีกครั้ง ส่งผลให้ระบบทำงานได้ดีขึ้น
การทำความเย็นเซลล์
ระบบทำความเย็นจะรักษาเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกให้มีอุณหภูมิที่เหมาะสม หากเซลล์ร้อนเกินไปก็จะไม่ทำงานเช่นกัน การระบายความร้อนที่ดีช่วยให้การแปลงพลังงานแข็งแกร่ง
คุณจะได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นด้วยโฟตอนที่พลังงานสูงและเซลล์แบนด์แกปต่ำ วิธีช่วยเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้ามีดังนี้:
โฟตอนพลังงานสูงจากตัวปล่อยความร้อนจะกระตุ้นอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าคุณจะได้รับไฟฟ้ามากขึ้นจากความร้อนเท่าเดิม
เซลล์แบนด์แกปต่ำสามารถรับโฟตอนอินฟราเรดได้มากขึ้น โฟตอนเหล่านี้มีพลังงานมาก แม้ว่าคุณจะมองไม่เห็นก็ตาม
บางระบบใช้ การปล่อยความร้อนด้วยโฟตอน (PETE ) ใน PETE โฟตอนที่พลังงานสูงช่วยในกระบวนการปล่อยความร้อน ทำให้คุณเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้ง่ายขึ้น
ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกมักใช้กระจกสะท้อนแสง กระจกเหล่านี้จะรีไซเคิลโฟตอนที่ไม่สามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนได้ การส่งโฟตอนเหล่านี้กลับไปยังตัวปล่อยจะทำให้การแปลงพลังงานดีขึ้น
เคล็ดลับ: หากคุณจับคู่แถบความถี่ของเซมิคอนดักเตอร์กับพลังงานของโฟตอนจากตัวปล่อย คุณสามารถทำให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้นและได้รับไฟฟ้ามากขึ้นจากความร้อนเดียวกัน
คุณจะเห็นได้ว่าทุกส่วนของกระบวนการทำงานร่วมกัน ตัวส่งสัญญาณ เซลล์ กระจก และระบบทำความเย็น ล้วนช่วยเปลี่ยนความร้อนให้เป็นไฟฟ้า เมื่อคุณใช้วัสดุและการออกแบบที่เหมาะสม เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกสามารถให้ประสิทธิภาพสูงและการแปลงพลังงานที่แข็งแกร่งแก่คุณ
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกใช้เซลล์ประเภทต่างๆ เพื่อผลิตไฟฟ้าจากความร้อน มีสามประเภทหลัก: เซลล์ TPV ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ เซลล์ TPV ที่ใช้โลหะ และการออกแบบ TPV แบบไฮบริด แต่ละประเภทมีการทำงานในลักษณะของตัวเองเพื่อช่วยผลิตไฟฟ้ามากขึ้นและใช้พลังงานได้ดีขึ้น
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกส่วนใหญ่ใช้สารกึ่งตัวนำ วัสดุเหล่านี้ช่วยให้เซลล์รับความร้อนและเปลี่ยนให้เป็นไฟฟ้า bandgap ในเซมิคอนดักเตอร์จะตัดสินว่าโฟตอนใดที่เซลล์สามารถใช้ได้ หากแถบความถี่ตรงกับพลังงานจากตัวปล่อย เซลล์ก็จะทำงานได้ดีขึ้น
ต่อไปนี้เป็นตารางที่แสดงรายการวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปและประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุเหล่านี้: ประสิทธิภาพ
| ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ | Bandgap (eV) | (%) |
|---|---|---|
| อัลกาอินแอส | 1.2 | 41.1 |
| GaInAs | 1.0 | 41.1 |
| GaAs | 1.4 | 41.1 |
วัสดุเหล่านี้สามารถช่วยให้เซลล์ทำงานได้ดีมาก พวกมันปล่อยให้อุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกได้รับพลังงานจากความร้อนมากขึ้น
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกบางชนิดใช้โลหะแทนเซมิคอนดักเตอร์ เซลล์ TPV ที่เป็นโลหะสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น คุณอาจเห็นเซลล์เหล่านี้ซึ่งความร้อนแรงมาก โลหะสามารถรับความร้อนได้มากกว่า แต่ไม่ได้เปลี่ยนพลังงานและเซมิคอนดักเตอร์เสมอไป บางครั้งมีการใช้ชั้นโลหะบางๆ เพื่อช่วยให้เซลล์รับพลังงานมากขึ้นและทำงานได้ดีขึ้น
หมายเหตุ: เซลล์ TPV ที่เป็นโลหะสามารถมีอายุการใช้งานยาวนานในสถานที่ที่ยากลำบาก แต่อาจไม่สามารถทำงานได้เช่นเดียวกับเซลล์เซมิคอนดักเตอร์
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกแบบไฮบริดใช้วัสดุหรือวิธีการที่แตกต่างกันเพื่อให้ทำงานได้ดีขึ้น บางเซลล์ใช้ทั้งเซมิคอนดักเตอร์และชั้นทำความเย็น การออกแบบอื่นๆ ใช้สิ่งต่างๆ เช่น ผลึกโฟโตนิกหรือลวดนาโน เพื่อควบคุมวิธีที่เซลล์รับและปล่อยพลังงาน
ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าการออกแบบไฮบริดสามารถช่วยให้เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำงานได้ดีขึ้นได้อย่างไร:
| การศึกษา | ผล |
|---|---|
| โจวและคณะ | เครื่องทำความเย็นคริสตัลโทนิคทำให้เซลล์ TPV ดีขึ้น 18% |
| แบลนเดรและคณะ | การเปลี่ยนปริมาณพลังงานที่จ่ายออกไปช่วยให้เซลล์ TPV |
| วู และคณะ | เซลล์ PV ลวดนาโน GaAs คงความเย็นได้เกือบ 7K |
| การออกแบบใหม่ | ระบบ TPV-PRC ที่มีตัวปล่อยพิเศษและเซลล์ PV GaSb มีประสิทธิภาพ 60% ที่ 1400K |
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกแบบไฮบริดช่วยให้คุณได้รับไฟฟ้ามากขึ้นจากความร้อนเท่าเดิม การออกแบบเหล่านี้ทำให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้นและใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
คุณสามารถทำให้ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำงานได้ดีขึ้นโดยพิจารณาจากสิ่งสำคัญบางประการ วิธีที่คุณจัดการกับการแผ่รังสีความร้อนเป็นสิ่งสำคัญมากในการได้รับพลังงานจากความร้อนมากขึ้น เซมิคอนดักเตอร์ควรตรงกับพลังงานจากตัวปล่อย หากคุณรักษาการดูดซึมของปรสิตให้ต่ำมาก เซลล์ก็จะทำงานได้ดีขึ้น การจัดการตัวพาประจุไฟฟ้าช่วยหยุดการสูญเสียพลังงานภายในเซลล์ การใช้วัสดุที่แข็งแกร่งช่วยให้ผลลัพธ์ในโลกแห่งความเป็นจริงใกล้เคียงกับการทดสอบในห้องปฏิบัติการมากขึ้น
| ปัจจัย | คำอธิบาย |
|---|---|
| การจัดการการแผ่รังสีความร้อน | วิธีใหม่ในการควบคุมการแผ่รังสีความร้อนสามารถทำให้ระบบมีประสิทธิภาพมากขึ้น |
| การจัดการผู้ให้บริการชาร์จ | การแก้ไขการรวมตัวแบบไม่ใช้รังสีและการสูญเสียโอห์มมิกช่วยให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้น |
| การผลิตวัสดุ | วัสดุที่ดีในขนาดใหญ่ช่วยลดช่องว่างระหว่างการทดสอบและการใช้งานจริง |
| การดูดซึมของปรสิต | จำเป็นต้องมีการดูดซึมปรสิตต่ำมากเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูง |
| เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกแบบปฏิรูป | แนวคิดนี้ช่วยให้บรรลุประสิทธิภาพสูงสุดเป็นประวัติการณ์ถึง 32% ที่อุณหภูมิ 1182 °C |
เคล็ดลับ: คุณสามารถทำให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้นหาก bandgap ของเซมิคอนดักเตอร์ตรงกับพลังงานของโฟตอนจากตัวปล่อย
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นมากในช่วงนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างอุปกรณ์ที่เข้าถึงได้มากถึง ประสิทธิภาพ 41.1% ที่อุณหภูมิ 2,400 ° C เซลล์ของ NREL ใช้สารกึ่งตัวนำพิเศษและหายไปแล้ว มากกว่า 35% ประสิทธิภาพ Antora Energy ใช้ของแข็งทั่วไปราคาถูกเพื่อกักเก็บความร้อน ทำให้การจัดเก็บมีราคาถูกลงมาก MIT มีการออกแบบอุปกรณ์ใหม่ที่ลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพ บางกลุ่มได้สร้างตัวปล่อยความร้อนที่ใช้แนวคิดฟิสิกส์ควอนตัมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพมากกว่า 60%
| ความก้าวหน้า | คำอธิบาย | ผลกระทบด้านประสิทธิภาพ |
|---|---|---|
| เซลล์ TPV ของ NREL | เซลล์ TPV InGaAs ได้รับทุนจาก ARPA-E และ Shell | ประสิทธิภาพมากกว่า 35% |
| เทคโนโลยีของอันโตรา เอ็นเนอร์จี | การเก็บความร้อนที่อุณหภูมิสูงด้วยของแข็งทั่วไป | การจัดเก็บมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าแบตเตอรี่มาก |
| อุปกรณ์ High-Bandgap ของ MIT | การออกแบบอุปกรณ์ใหม่เพื่อประสิทธิภาพ TPV ที่ดีขึ้น | ได้กำไรมหาศาลในด้านต้นทุนและประสิทธิภาพ |
คุณสามารถดูวิธีการ ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกเปรียบเทียบกับวิธีอื่น ในการเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเทอร์โมอิเล็กทริกทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิต่ำกว่า แต่ ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก ทำได้ดีกว่าที่อุณหภูมิสูงกว่า เมื่อคุณใช้เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกที่สูงกว่า 1,000 K คุณจะได้รับพลังงานมากขึ้นและผลลัพธ์ที่ดีขึ้น
| ช่วงอุณหภูมิ (K) | ประสิทธิภาพ TEG ประสิทธิภาพ | TPV |
|---|---|---|
| มากถึง 600 | ทำงานได้ดีขึ้น | ไม่ดีเท่า |
| 600 ถึง 1,000 | TEG อุณหภูมิสูง | ประมาณเดียวกัน |
| สูงกว่า 1,000 | ไม่ดีเท่า | ทำงานได้ดีขึ้น |
| สูงกว่า 2000 | ไม่ได้ใช้ | เซลล์ร้อนเกินไป |
หมายเหตุ: ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกจะดีที่สุดเมื่อคุณต้องการเปลี่ยนความร้อนที่สูงมากให้เป็นไฟฟ้า
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกช่วยให้เราเปลี่ยนความร้อนเป็นพลังงานได้หลายวิธี คุณสามารถพบระบบเหล่านี้ได้ในโรงงานขนาดใหญ่ อุปกรณ์ขนาดเล็ก และแม้แต่ในตลาดใหม่ การใช้งานแต่ละครั้งใช้ประโยชน์จากวิธีที่เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกสร้างกระแสไฟฟ้าจากความร้อน พวกเขาทำสิ่งนี้ด้วย ประสิทธิภาพสูง.
ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกช่วยอุตสาหกรรมและ โครงข่ายไฟฟ้า เยอะมาก สิ่งเหล่านี้ช่วยประหยัดพลังงานและลดต้นทุน
การจัดเก็บพลังงานระดับกริด จะเก็บพลังงานหมุนเวียนไว้เป็นความร้อน ต่อมาจะเปลี่ยนความร้อนกลับเป็นไฟฟ้าเมื่อจำเป็น
การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกเพื่อจับความร้อนที่สูญเสียไป ความร้อนนี้มาจากโรงงานและโรงไฟฟ้า เซลล์จะเปลี่ยนให้เป็นพลังงานใหม่
ตลาดสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมเหล่านี้มีการเติบโตอย่างรวดเร็ว นี่คือตารางที่มีการประมาณการบางส่วน:
| แหล่งที่ | มา ขนาดตลาดโดย | ประมาณ ปี |
|---|---|---|
| การวิจัยตลาดพันธมิตร | 400.2 ล้านเหรียญสหรัฐ | 2032 |
| การวิจัยตลาดความโปร่งใส | 17.4 ล้านเหรียญสหรัฐ | 2031 |
| การวิจัยตลาดองค์ความรู้ | 1.2 พันล้านดอลลาร์ | 2033 |
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกช่วยให้บริษัทขนาดใหญ่ใช้พลังงานได้ดีขึ้นและสิ้นเปลืองน้อยลง
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกมีประโยชน์ต่อผู้คนและสถานที่ห่างไกล ระบบเหล่านี้ให้พลังงานในกรณีที่ตัวเลือกอื่นอาจไม่ทำงาน
การผลิตไฟฟ้าแบบพกพา ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก สิ่งเหล่านี้เปลี่ยนความร้อนจากแคมป์ไฟหรือเครื่องยนต์ให้เป็นไฟฟ้า
การใช้งานด้านยานยนต์ใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากเครื่องยนต์ของรถยนต์ ช่วยให้รถยนต์ใช้เชื้อเพลิงได้ดีขึ้น
ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีให้พลังงานยาวนาน พวกเขาทำงานในสถานที่ห่างไกลหรือในภารกิจอวกาศ
การใช้งานเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกนำพลังงานไปยังสถานที่ที่ต้องการมากที่สุดได้อย่างไร
การใช้เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกแบบใหม่จะเกิดขึ้นในอนาคต แนวคิดมากมายกำลังถูกทดสอบสำหรับตลาดที่ต้องการพลังงานที่แข็งแกร่งและมีประสิทธิภาพ คำอธิบาย
| ประเภทแอปพลิ | เคชัน |
|---|---|
| การใช้งานทางทหารและอวกาศ | ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกให้พลังงานและประสิทธิภาพสูงในสถานที่ที่ยากลำบาก |
| การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ | โรงงานจำนวนมากขึ้นจะใช้ระบบเหล่านี้เพื่อเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งให้เป็นพลังงานไฟฟ้า |
| การจัดเก็บพลังงานความร้อน | คุณสามารถเก็บความร้อนและเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าได้เมื่อจำเป็น |
| แบตเตอรี่ทีพีวี | แบตเตอรี่ใหม่จะเก็บพลังงานไว้เป็นความร้อนและใช้เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกเพื่อผลิตไฟฟ้า |
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกจะเติบโตอย่างต่อเนื่อง ผู้คนต้องการวิธีการใช้พลังงานที่ดีขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในหลายด้าน
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกมีข้อดีหลายประการในการสร้างพลังงาน สามารถเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้โดยไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ ซึ่งหมายความว่ามันทำงานเงียบและไม่พังเร็ว ระบบเหล่านี้มีประโยชน์ในสถานที่ที่พลังงานประเภทอื่นทำงานได้ไม่ดีนัก คุณสามารถใช้มันเพื่อจ่ายไฟในสถานที่ห่างไกล ท่องอวกาศ และใช้ความร้อนพิเศษจากเครื่องจักร
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกสามารถกักเก็บพลังงานได้มากในพื้นที่ขนาดเล็ก คุณสามารถเก็บความร้อนและผลิตไฟฟ้าได้เมื่อต้องการ ระบบเหล่านี้สามารถใช้ความร้อนจากแหล่งต่างๆ เช่น ดวงอาทิตย์ โรงงาน หรือพลังงานนิวเคลียร์ คุณสามารถใช้มันในโรงงาน บ้าน หรือแม้แต่อุปกรณ์ขนาดเล็กได้ ยังช่วยให้คุณใช้ความร้อนที่เหลือ ทำให้คุณสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง
ต่อไปนี้เป็นประโยชน์หลักบางประการ:
คุณสามารถเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้ทันที
คุณสามารถใช้ความร้อนได้หลายชนิดเพื่อใช้พลังงาน
ระบบทำงานเงียบและต้องการการแก้ไขเพียงเล็กน้อย
คุณสามารถใช้ความร้อนพิเศษที่จะสิ้นเปลืองได้
คุณสามารถใช้ระบบเหล่านี้ในสถานที่ที่ยากลำบากหรือห่างไกลได้
เคล็ดลับ: ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกช่วยให้คุณใช้พลังงานน้อยลงและประหยัดเงินในหลายๆ ด้าน
มีปัญหาบางประการเกี่ยวกับเทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือมันไม่เปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้ามากนัก คุณต้องใช้วัสดุพิเศษที่สามารถรับความร้อนได้สูงมาก การทำระบบเหล่านี้อาจใช้เงินเป็นจำนวนมาก คุณต้องแน่ใจว่าระบบยังคงทำงานต่อไปเมื่อมันร้อนจัด
นี่คือตารางที่แสดงรายการ ปัญหาหลัก :
| ข้อจำกัดและความท้าทายที่สำคัญ |
|---|
| ความร้อนไม่มากก็กลายเป็นไฟฟ้า |
| ยากต่อการทำงานที่ความร้อนสูง |
| การทำและการตั้งค่ามีค่าใช้จ่ายมาก |
คุณควรคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้ด้วย:
การแก้ไขปัญหาเหล่านี้ด้วยวิธีปัจจุบันเป็นเรื่องยากและมีค่าใช้จ่ายสูง
กฎของพลังค์จำกัดปริมาณความร้อนที่คุณสามารถใช้ที่อุณหภูมิใดก็ได้ โซลูชันบางอย่างสร้างได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูง การทำให้ระบบเหล่านี้ใหญ่ขึ้นและมีกำลังมากขึ้นไม่ใช่เรื่องง่าย คุณต้องการแนวคิดใหม่และวัสดุที่ดีกว่าเพื่อให้ทำงานได้ดีขึ้นและต้นทุนถูกลง
หมายเหตุ: คุณสามารถแก้ไขปัญหาบางอย่างได้ด้วยวัสดุที่ดีกว่าและแนวคิดที่ชาญฉลาด แต่คุณต้องคำนึงถึงทั้งต้นทุนและประสิทธิภาพในการทำงานในชีวิตจริง
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกกำลังเปลี่ยนแปลงเข้ามา วิธีที่น่า ตื่นเต้น นักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองใช้วัสดุใหม่ๆ และวิธีการใช้ความร้อนที่ดีขึ้น พวกเขาดูว่าวัสดุพิเศษทำปฏิกิริยากับแสงอินฟราเรดอย่างไร วัสดุเหล่านี้ช่วยจับพลังงานจากความร้อนได้มากขึ้น ทำให้เปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้ง่ายขึ้น นักวิจัยยังต้องการให้การปล่อยความร้อนทำงานได้ดีขึ้น พวกเขาหวังว่าจะได้รับพลังงานมากขึ้นจากวัตถุร้อนทุกชนิด
นี่คือตารางที่แสดงรายการงานวิจัยยอดนิยมบางสาขา:
| หัวข้อ | คำอธิบาย การวิจัย |
|---|---|
| คุณสมบัติอินฟราเรดของวัสดุขั้นสูง | การศึกษาวัสดุธรรมชาติและโครงสร้างนาโนที่มีการตอบสนองทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติการแผ่รังสีที่ดี |
| การเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อยความร้อน | การพัฒนาวิธีการสกัดแสงและพลังงานจากวัตถุร้อนเพื่อการแปลงพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ |
| ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของระบบ TPV | การตรวจสอบปัจจัยที่ส่งผลต่อต้นทุนของระบบ TPV รวมถึงอายุการใช้งานของระบบและต้นทุนเงินทุน |
นักวิจัยยังศึกษาด้วยว่าระบบมีอายุการใช้งานนานเท่าใดและมีราคาเท่าใด โดยพิจารณาที่ราคา อัตราเงินเฟ้อ และต้นทุนก๊าซธรรมชาติ สิ่งเหล่านี้ช่วยตัดสินใจว่า ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก สามารถทำงานได้ในชีวิตจริง การใช้วัสดุที่ดีกว่าและการออกแบบที่ชาญฉลาดช่วยประหยัดเงินและเพิ่มประสิทธิภาพ ทำให้พลังงานเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกมีประโยชน์หลายประการ
เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว ตลาดสามารถไปได้ตั้งแต่ 3.7 พันล้านดอลลาร์ในปี 2567 เป็น 9.67 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2578 สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีผู้คนลงทุนในพลังงานหมุนเวียนและเทคโนโลยีใหม่ๆ มากขึ้น รัฐบาลยังช่วยเหลือด้วยการสร้างกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดและให้การสนับสนุน คาดว่าตลาดจะเติบโตประมาณ 9.12% ต่อปีตั้งแต่ปี 2568 ถึง 2578
สถานที่ต่าง ๆ นำไปสู่การใช้เทคโนโลยีเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก อเมริกาเหนืออยู่ข้างหน้าเพราะใช้แนวคิดใหม่ตั้งแต่ เนิ่นๆ ยุโรป รวมถึงประเทศต่างๆ เช่น เยอรมนี ฝรั่งเศส และสหราชอาณาจักร เติบโตขึ้นเนื่องจากกฎเกณฑ์ในการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เอเชียแปซิฟิกมีแนวโน้มที่จะเติบโตเร็วที่สุด ประเทศต่างๆ เช่น จีน ญี่ปุ่น อินเดีย และเกาหลีใต้ ลงทุนในโรงงานและได้รับความช่วยเหลือจากรัฐบาลของตน
คุณจะเห็นระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกในหลายที่มากขึ้นเมื่อตลาดมีขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อนำไปใช้กักเก็บพลังงาน นำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ และผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกล เมื่อเทคโนโลยีดีขึ้น คุณจะเห็นประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและพลังงานที่เชื่อถือได้มากขึ้น ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกจะมีความสำคัญมากขึ้นต่อความต้องการพลังงานในอนาคต
คุณสามารถใช้เซลล์เทอร์โมโวลตาอิกเพื่อเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าได้ พวกมันทำสิ่งนี้โดยรับพลังงานจากของร้อนและอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ ระบบเหล่านี้มีประโยชน์เพราะช่วยประหยัดพลังงานและทำงานได้ในหลายสถานที่ แนวคิดใหม่ๆ ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ดีขึ้นและราคาถูกลง
| ด้าน | คำอธิบาย |
|---|---|
| ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ | วัสดุใหม่ช่วยให้อุปกรณ์ทำงานได้ดีขึ้นและมีกำลังมากขึ้น |
| การลดต้นทุน | การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงทำให้โมดูล TPV เสียค่าใช้จ่ายน้อยลง |
| การใช้งานที่กว้างขึ้น | ระบบไฮบริดช่วยให้คุณใช้เทคโนโลยีนี้ในที่ต่างๆ ได้มากขึ้น |
คุณประหยัดพลังงานและอุปกรณ์ใช้งานได้นานขึ้น
ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าเราควรสร้างตัวปล่อยพิเศษ และเซลล์ PV ที่แข็งแกร่งขึ้นเพื่อผลลัพธ์ที่ดีกว่า
ด้วยการใช้เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ คุณช่วยทำให้โลกสะอาดขึ้น
เซลล์เทอร์โมโวลตาอิกเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าด้วยวิธีพื้นฐาน เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกใช้วัสดุพิเศษเพื่อจับพลังงานอินฟราเรดได้มากขึ้น ช่วยให้ผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นจากความร้อนที่ใช้พลังงานต่ำ
คุณสามารถใช้ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกขนาดเล็กเป็นพลังงานสำรองหรือห้องโดยสารได้ ระบบภายในบ้านส่วนใหญ่ยังอยู่ระหว่างการทดสอบ ทางเลือกบ้านมากขึ้นจะมาเมื่อเทคโนโลยีดีขึ้น
เซลล์เทอร์โมโฟโตโวลตาอิกทำงานได้หลายปี จะอยู่ได้นานกว่าหากคุณเก็บให้เย็นและห่างจากความร้อนสูง การระบายความร้อนที่ดีช่วยให้อุปกรณ์ของคุณทำงานได้นาน
ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิกมีความปลอดภัยเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว อันตรายที่ใหญ่ที่สุดคือตัวปล่อยความร้อน ระมัดระวังและปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยเสมอกับชิ้นส่วนที่ร้อน
โรงงาน โรงไฟฟ้า และภารกิจอวกาศใช้ระบบเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก คุณยังสามารถใช้เป็นพลังงานแบบพกพาและจับความร้อนเหลือทิ้งได้อีกด้วย การใช้งานใหม่จะปรากฏขึ้นเมื่อเทคโนโลยีดีขึ้น
