双结热光伏电池

极限效率57.1%

双结结构拓宽光谱吸收范围，突破单结热光伏电池的响应失配瓶颈。

Chao, Fan · 廖天军

Energy Conversion and Management 2024

参数信息

峰值效率

57.1 %

峰值功率密度

58.1 W·cm⁻²

峰值效率

56.1 %

峰值功率密度

56.9 W·cm⁻²

技术优势

效率提升到57.1%

双结结构将热辐射光谱分成两段，由带隙优化后的子电池分别吸收，对2200 K黑体辐射的利用率远超单结电池。

突破单结响应失配

针对单结电池与热发射体辐射特性不匹配的问题，双结设计通过选取不同窄带隙半导体组合，覆盖更宽的光谱范围。

提供优化设计上限

通过细致平衡理论对带隙和电压全局优化，给出双结电池的理论最高效率和功率密度，为实际器件设计提供明确目标。

应用场景

• 热光伏发电：直接替代单结电池，提升系统效率
• 高温余热回收：高效回收高温辐射热能，减少能源浪费
• 便携式电源：高功率密度满足便携设备持续供电需求
• 太阳能热光伏：提高太阳能经热发射体转换的电效率