Thermisch fotovoltaïsch rendement van 40 procent ! Wetenschappers hebben een nieuwe thermische fotovoltaïsche cel ontwikkeld!

Een onderzoeksteam van MIT en het National Renewable Energy Laboratory (NREL) heeft met succes een thermofotovoltaïsche (TPV) cel ontwikkeld en gedemonstreerd die in staat is warmte efficiënter om te zetten in elektriciteit dan conventionele stoomturbines.

Thermofotovoltaïsche (TPV) zet licht op infrarode golflengten om in elektriciteit, voornamelijk door het fotovoltaïsche effect, en kan een methode voor energieopslag en -conversie realiseren.

90 procent van de elektriciteit in de wereld wordt opgewekt door warmtebronnen zoals aardgas, kolen en geconcentreerde zonne-energie. Een eeuw lang was de omzetting van deze thermische energie in elektriciteit voornamelijk afhankelijk van stoomturbines.

Gemiddeld kunnen stoomturbines slechts ongeveer 35 procent van hun warmtebron betrouwbaar omzetten in elektriciteit. Zelfs de meest efficiënte warmtemotor die ooit is gebouwd, heeft een piekrendement van ongeveer 60 procent. Om het nog erger te maken, zijn stoomturbines afhankelijk van bewegende delen die bij bepaalde temperatuurdrempels moeten werken.

En dit nieuwe ontwerp is ontworpen om fotonen met hogere energie op te vangen van bronnen met een hogere temperatuur, dankzij het gebruik van materialen met een hogere bandgap en meerdere knooppunten. Bij tests tussen 1900 graden Celsius en 2400 graden Celsius behielden de nieuwe TPV-cellen een efficiëntie van ongeveer 40 procent. Vroege TPV-cellen hadden een gemiddelde efficiëntie van ongeveer 20 procent, met het vorige record voor de hoogste efficiëntie van 32 procent.

Asegun Henry, de Robert N. Noyce Career Development Professor aan het MIT's Department of Mechanical Engineering en een van de onderzoekers van het project, zei: "Thermische fotovoltaïsche cellen zijn de laatste cruciale stap om te bewijzen dat thermische batterijen een levensvatbaar concept zijn. Een absoluut kritische stap op weg naar het volledig koolstofarm maken van het net."