周 洁, 庞志伟, 卢晓啸

(浙江大学 能源工程学系,杭州310027)

热光伏(TPV)是将高温辐射体的热能直接转换成电能的技术.热辐射照在光伏电池上,电池吸收光能,大于电池带隙的光子产生电子-空穴对,在电池内建电场作用下产生“光生电压”,接上负载后获得功率输出.一个TPV系统主要由燃烧热源、辐射器、滤波器及热光伏电池等组件构成.TPV系统具有能量输出密度高、无移动部件及可热电联产等优点,在工业节能和军事领域有很好的应用前景.

热电转换效率和输出功率密度是衡量TPV系统性能的重要参数.与黑体辐射器相比,选择性辐射器可显著提高TPV效率,国外已有研究人员对选择性辐射器进行了大量研究[1-3].B.Bitnar等[4]对稀土氧化物氧化镱(Yb2O3)和氧化铒(Er2O3)辐射器的光谱选择性能进行了分析,提出与灰体辐射器相比,Yb2O3辐射器的系统热电转换效率有大幅提高,但研究未涉及稀土辐射器与灰体辐射器在系统输出功率方面的分析与比较.

滤波器是提高TPV系统热电转换效率的重要组件.目前,有关滤波器的研究主要集中在提高滤波器与光伏电池的匹配性能上[5-7].L.Mao等[8]对滤波器产生的光谱迁移进行了分析,并提出了部分短波辐射可被滤波器吸收后以长波辐射形式发出.

目前,对TPV的研究主要集中在为航天及军事等领域供电的电源型TPV系统,对工业余热回收的余热型TPV系统研究尚较少.T.Bauer等[9]在2003年对TPV应用在玻璃工业余热回收的前景进行了分析,提出了将TPV应用于一……