يوليو 29, 2024

ما هي الخلية الحرارية الضوئية؟

فيديو ما هي الخلية الحرارية الضوئية؟

ما هي الخلية الحرارية الضوئية؟

الخلية الحرارية الضوئية
ما هي مكونات الخلية الكهروضوئية؟
  • تستخدم مولدات الخلايا الكهروضوئية الحرارية (TPV) التأثير الكهروضوئي
    • لتحويل الحرارة إلى كهرباء، والاتصال بسلاسة بمصادر الحرارة المختلفة مثل تيارات الحرارة المهدرة عالية الحرارة، والكهرباء المتجددة المتغيرة
    • والوقود، وأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية المركزة.
  • في TPV، يتم توجيه الانبعاثات الإشعاعية نحو الخلية الكهروضوئية ذات الجانب البارد، مما يسهل نقل الحرارة إلى الباعث الحراري.
  • تعمل الاستراتيجيات مثل عكس أو قمع الإشعاع الحراري منخفض الطاقة (خارج النطاق) على تقليل مدخلات الحرارة
  • بينما يؤدي امتصاص الفوتونات عالية الطاقة (داخل النطاق) في الخلية إلى توليد أزواج الإلكترونات والفجوات
  • توفر عملية التحويل هذه خيارًا هادئًا لتوليد الطاقة بالقرب من نقطة الاستخدام، مما يوفر مزايا مقارنة بالمولدات التقليدية ودورات الطاقة التقليدية.
  • لا تمكن التكنولوجيا المبتكرة من الاستفادة من الحرارة منخفضة الدرجة، والتي كانت تعتبر في السابق منتجًا نفايات، لتدفئة المساحات فحسب، بل تسهل أيضًا إنتاج الماء الساخن الصحي.
  • تتمتع الخلية الكهروضوئية الرائدة، والتي تمثل نوعًا جديدًا من الخلايا الشمسية التي تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية، بالقدرة على إحداث ثورة في توليد الكهرباء من خلال تحسين الكفاءة والود البيئي.

ما هي المواد المستخدمة في خلايا TPV؟

  • تتضمن خلايا TPV ذات فجوات النطاق الضيقة أنتيمونيد الغاليوم (GaSb) وزرنيخيد الغاليوم الإنديوم (InGaAs) والعديد من المواد الأخرى مثل الجرمانيوم (Ge) وزرنيخيد الإنديوم (InAs).
  • كما تتضمن أيضًا أنتيمونيد أرسينيد الغاليوم الإنديوم (InGaAsSb) وفوسفيد أنتيمونيد أرسينيد الإنديوم (InAsSbP) وفوسفيد أنتيمونيد أرسينيد الغاليوم الإنديوم (InGaAsSbP).

كيف تعمل الخلية الحرارية الضوئية TPV؟

على النقيض من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكن لأنظمة الطاقة الحرارية الكهروضوئية أن تعمل لفترات طويلة عند درجة حرارة تسخين المبرد المنخفضة. يتألف هذا النظام من أربعة مكونات أساسية، بما في ذلك:

  • مولد ينتج الطاقة الحرارية من خلال احتراق الوقود
  • مشعاع يحول الطاقة الحرارية إلى طيف انبعاث
  • مرشح لمحاذاة طيف الانبعاث مع خلية TPV
  • خلية TPV تقوم بتحويل إشعاع الفوتون إلى طاقة كهربائية.

تم تحليل أداء كل مكون بدقة، مع التركيز بشكل خاص على خلية TPV - العنصر الحاسم الذي يحول إشعاع الفوتون مباشرة إلى كهرباء. تعمل خلية TPV عن طريق امتصاص الحرارة وتحويلها إلى ضوء ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى طاقة كهربائية.

تشبه هذه العملية عملية الخلية الشمسية العادية ولكنها أثبتت أنها أكثر كفاءة من الخلايا الشمسية التقليدية التي تحول ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء. والجدير بالذكر أن كفاءة الخلية الكهروضوئية الحرارية تعتمد على درجة حرارة مصدر الحرارة، حيث تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة الكفاءة.

ما هي استخدامات الخلية الحرارية الضوئية TPV؟

تظهر الخلايا الحرارية الضوئية مجموعة متنوعة من التطبيقات:

  • محطات الطاقة
    • تشكل هذه الخلايا خيارًا جذابًا لتوليد الطاقة في محطات الطاقة، فهي قادرة على تحويل الكهرباء من أي مصدر حراري.
  • السيارات
    • تتمتع الخلايا الكهروضوئية الحرارية، من خلال توفير مصدر للطاقة، بالقدرة على تحسين كفاءة المركبات الكهربائية وصديقتها للبيئة.
  • المركبة الفضائية
    • ويتضمن التطبيق مركبة فضائية حيث يمكن للخلايا الكهروضوئية الحرارية توليد الكهرباء، مما يقلل الاعتماد على موارد الأرض.
  • الأجهزة الإلكترونية المحمولة
    • تتمتع الخلايا الحرارية الضوئية بالقدرة على تشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة.
  • أختام السيارات والصناعة
    • تُعد أختام السيارات وأختام الأنابيب، وخاصةً في البيئات التي تتطلب مقاومة للحرارة تصل إلى 120 درجة مئوية، أمثلة على التطبيقات.
    • تعتبر أختام TPV ذات قيم صلابة الشاطئ التي تتراوح من 45A إلى 45D مناسبة تمامًا لتطبيقات السيارات تحت غطاء المحرك والتي تتطلب مقاومة أفضل للحرارة والزيت.