كشف الباحثون عن خلية حرارية ضوئية جديدة (TPV) تقوم بتحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة تزيد عن 40%، وأداء يكاد يكون على قدم المساواة مع محطات توليد الطاقة التقليدية للتوربينات البخارية، وفقا لتقرير engadged.
وتتمتع الخلايا بإمكانية استخدامها فى “البطاريات الحرارية” على نطاق الشبكة، لتوليد الطاقة بشكل يعتمد عليه مع عدم وجود أجزاء متحركة.
وتعمل الخلايا الحرارية الكهروضوئية عن طريق تسخين المواد شبه الموصلة بدرجة كافية لزيادة طاقة الفوتونات بشكل كبير.
وفى حالة الطاقات العالية بما يكفي، يمكن لتلك الصور أن تدفع إلكترونًا عبر “فجوة الحزمة” للمادة ، لتوليد الكهرباء، وحتى الآن حققت خلايا TPV كفاءة تصل إلى 32% فقط لأنها تعمل في درجات حرارة منخفضة.
وعلى النقيض من ذلك، فإن التصميم الجديد من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) يستمد الطاقة من مصادر الحرارة البيضاء الساخنة بين 1900 و 2400 درجة مئوية (3452 إلى 4352 درجة فهرنهايت).
وللقيام بذلك، تستخدم سبائك معدنية “ذات فجوة الحزمة العالية” الموجودة فوق سبيكة ذات فجوة نطاق أقل قليلاً.
وتلتقط الطبقة ذات فجوة الحزمة العالية الفوتونات ذات الطاقة الأعلى من مصدر الحرارة وتحولها إلى كهرباء ، بينما تمر الفوتونات منخفضة الطاقة عبر الطبقة الأولى وتضيف إلى الجهد.
وتنعكس أي فوتونات تقوم بتشغيل القفاز المكون من طبقتين بواسطة مرآة عائدة إلى مصدر الحرارة لتجنب إهدار الطاقة. هذه خطوة حاسمة للغاية على طريق تكاثر الطاقة المتجددة والوصول إلى شبكة خالية من الكربون بالكامل.
بقياس الكفاءة باستخدام مستشعر التدفق الحراري، وجد الفريق أن الطاقة تتفاوت مع درجة الحرارة. بين 1900 و2400 درجة مئوية، وأنتج تصميم TPV الجديد كهرباء بحوالي 40 بالمائة من الكفاءة.