美国国家可再生能源实验室（NREL）在制造太阳能电池方面有着悠久的历史，这些太阳能电池以创纪录的效率捕获来自太阳的光。但太阳并不是光伏可以捕获能量的唯一光源。热物体也会发光 - 通常在更长，更低的能量波长下 - 而热光伏（TPV）是经过优化以捕获该光的光伏电池。
NREL开发的新型光伏电池远远超过了之前32%的世界纪录TPV效率。这种新设备是为与麻省理工学院（MIT）联合演示电储能概念而开发的，在《自然》杂志的一篇文章中进行了描述。
由NREL / MIT团队开发的设备由两个光吸收层组成，由高反射率的金镜层和散热器支撑。散热器可防止电池变得过热，从而导致效率损失。经麻省理工学院Alina LaPotin许可改编的人物
该创纪录效率装置旨在从加热到2，400°C的物体收集能量，最高效率达到41.1%（±1%），在相关温度范围内平均效率为36.2%。
“高效率对于TPV系统的工程和经济可行性至关重要，而这个新的41%创纪录的效率是使这种热能电网存储概念成为现实的一大步，”该论文的NREL作者Dan Friedman说。
值得注意的是，效率为40%的TPV设备可以比传统蒸汽轮机（例如煤炭或核电厂中使用的蒸汽轮机）更有效地将热量转化为电能。TPV具有降低成本，响应时间更快，与各种系统尺寸（从瓦特到千兆瓦）兼容的潜力，并且由于移动部件更少，维护成本更低。
TPV电池还经过优化，可在高于2，000°C的热源下运行，这对于传统蒸汽轮机来说太热了。天然气和氢气可以在这些温度下燃烧，但也许最重要的是，已经设想了低成本，大规模的热能存储系统在这些温度下运行。
热能网格存储系统作为电池运行，吸收电力并将其转换为高温热量进行存储（想想一个巨大的烤面包机）。然后，TPV在需要时将热量转换回电力，提供低成本，按需清洁能源。该团队创建的TPV设备 - 曾经在与麻省理工学院的大型联合项目中展示 - 可能代表了使清洁能源存储低成本和可扩展性的关键里程碑。
“到目前为止，热能电网存储尚未获得重大关注，因为我们传统上只关注将热能转换为电力，而不是相反，”NREL研究员Zhiwen Ma说，他领导着一个与TPV研究无关的独立热能电网存储系统项目。“使用电到热转换来存储能量在扩展能量存储并将其放置在需要的地方方面提供了巨大的好处。开发一种新的世界纪录的TPV电池改善了热能存储的热功率转换，使该技术比以往任何时候都更具吸引力，以支持日益增长的可再生能源集成需求。
效率为41%的TPV器件是一种串联电池，这是一种光伏器件，由两个相互堆叠的光吸收层组成，每个层都经过优化以吸收略微不同波长的光。与过去的TPV设计相比，该团队通过使用经过优化以吸收更高能量红外光的高性能电池实现了这一创纪录的效率。此设计建立在NREL团队先前的工作之上。
导致高效率的另一个关键设计特征是电池背面的高反射金镜。大部分发射的红外光具有比细胞活性层可以吸收的波长更长（能量较低）的波长。该背面反射器将93%的未吸收光反射回发射器，在那里重新吸收和重新发射，从而提高系统的整体效率。进一步提高背向反射器的反射率可以推动未来的TPV效率接近或超过50%。
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