Thermischer photovoltaischer Wirkungsgrad von 40 Prozent ! Wissenschaftler haben eine neue thermische Photovoltaikzelle entwickelt!
May 30, 2022
Ein Forschungsteam des MIT und des National Renewable Energy Laboratory (NREL) hat erfolgreich eine thermophotovoltaische (TPV) Zelle entwickelt und demonstriert, die Wärme effizienter in Strom umwandeln kann als herkömmliche Dampfturbinen.
Thermophotovoltaik (TPV) wandelt Licht bei Infrarotwellenlängen hauptsächlich durch den photovoltaischen Effekt in Elektrizität um und kann ein Verfahren zur Energiespeicherung und -umwandlung realisieren.
90 Prozent der weltweiten Elektrizität wird durch Wärmequellen wie Erdgas, Kohle und konzentrierte Solarenergie erzeugt. Die Umwandlung dieser thermischen Energie in Strom basiert seit einem Jahrhundert hauptsächlich auf Dampfturbinen.
Im Durchschnitt können Dampfturbinen nur etwa 35 Prozent ihrer Wärmequelle zuverlässig in Strom umwandeln. Selbst die effizienteste je gebaute Wärmekraftmaschine hat einen Spitzenwirkungsgrad von rund 60 Prozent. Erschwerend kommt hinzu, dass Dampfturbinen auf bewegliche Teile angewiesen sind, die bei bestimmten Temperaturschwellen arbeiten müssen.
Und dieses neue Design wurde entwickelt, um Photonen mit höherer Energie aus Quellen mit höherer Temperatur einzufangen, dank der Verwendung von Materialien mit größerer Bandlücke und mehreren Übergängen. In Tests zwischen 1900 Grad Celsius und 2400 Grad Celsius behielten die neuen TPV-Zellen einen Wirkungsgrad von etwa 40 Prozent. Frühe TPV-Zellen hatten einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent, wobei der bisherige Rekord für den höchsten Wirkungsgrad bei 32 Prozent lag.
Asegun Henry, Robert N. Noyce Career Development Professor am Department of Mechanical Engineering des MIT und einer der Forscher des Projekts, sagte: „Thermische Photovoltaikzellen sind der letzte entscheidende Schritt, um zu beweisen, dass thermische Batterien ein tragfähiges Konzept sind. Ein absolut kritischer Schritt Schritt auf dem Weg zur vollständigen Dekarbonisierung des Netzes."
