通过热电发电机回收太阳能电池的废热
意大利的科学家们创造了一种基于热电发电机和宽隙钙钛矿太阳能电池的混合热电光伏 (HTEPV) 系统。该设备能够回收光伏装置的废热并产生额外的电力。据其创建者称，这种配置需要大间隙电池，因为它们在效率方面对温度不太敏感
该设备由一个优化的热电发电机 (TEG) 组成，该发电机与宽隙钙钛矿太阳能电池的背面热接触。
图片：罗马大学 Tor Vergata
一个美国和意大利的研究小组制造了一个混合热电光伏(HTEPV) 系统，该系统能够从其太阳能电池中回收废热并使用它来产生额外的电力输出。
该设备由一个优化的热电发电机(TEG)组成，它通过一层导热油脂e与表面积为 1 平方厘米的钙钛矿太阳能电池的背面热接触。在热接触时，两个单元在电气上是分开的。
“一旦满足关于光伏部件的两个主要要求，就应该使用 HTEPV，”研究合著者布鲁诺·洛伦兹 (Bruno Lorenzi) 告诉 光伏杂志 。 首先是他们使用具有宽带隙的单元。研究人员估计需要能隙大于约 1.6 eV 的电池 ，因为大间隙电池在性能方面对温度不太敏感。第二个要求是系统有足够的输入功率来充分提高温度。
热量自然地通过 TEG 流动，因为其冷侧保持在室温，而与电池热接触的热侧处于高温。 的塞贝克效应，其为T他的两种半导体材料为电电压之间的温度差直接转换，产生这种差异，然后转换成附加的电功率。
用于热电光伏器件的钙钛矿太阳能电池。
图片：罗马大学 Tor Vergata
科学家们决定不使用通常在这些应用中使用的光谱分裂技术，将太阳光谱的不同部分导向 PV 或 TEG 装置。学者解释说：“就最终效率提高而言，将太阳能电池保持在与 TEG 热侧相同的温度，而不是让电池保持低温但会损失大部分可回收热量，这更方便。”该器件选择了基于钙钛矿的宽隙太阳能电池，因为它对高温的敏感性较低。他们进一步解释说：“温度敏感材料，如硅，会失去太多的效率，无法方便杂交。”
TEG 被放置在 一个真空管中，以最大限度地减少 与环境 的热交换 。它能够从太阳能电池中提取废热并将其传送到其冷板，在那里通过流体消散。它的冷端在真空室底部涂有导热硅脂，其温度由K型热电偶控制。 “当 TEG 部件置于温差下时，由于塞贝克效应，其热电极和冷电极之间会产生电势增量，”Lorenzi 进一步解释说。“因此，一旦 TEG 连接到负载，它就会产生流动的电流。”
据科学家称，从太阳能电池中提取热量可以提供0.2 %到 3.05% 的效率增益 。尽管该小组为 HTEPV 系统测试了不同种类的宽隙太阳能电池，但发现基于钙钛矿的设备在功率转换效率方面具有最佳性能。
“评估这项技术的成本并不容易，因为这在很大程度上取决于您正在考虑的系统类型，”意大利研究人员强调说。“热电材料本身的成本可以忽略不计，因为每单位面积的体积几乎不需要。据他介绍，可能会增加设备成本的是散热器、真空管和用于组装的集中器。他进一步解释说：“如果你从聚光技术和冷却系统开始开发混合动力车，成本非常低，而且没有问题。” “其他情况必须仔细评估。”
热电-光伏器件的完整描述可以在《应用能源》上发表的基于宽隙太阳能电池的高效热电- 光伏混合系统的实践发展一文中找到。该研究小组包括来自意大利米兰比科克大学和罗马托尔维加塔大学以及美国麻省理工学院（MIT）的科学家。
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