Investigadores del MIT y NREL desarrollan una célula termofotovoltaica con una eficiencia del 40 % para baterías térmicas a escala de red

Fuente: https://www.pv-magazine.com/

El dispositivo se describe como un motor térmico sin partes móviles que puede producir energía a partir de una fuente de calor de entre 1900 y 2400 C. Este concepto se conoce como almacenamiento de red de energía térmica (TEGS) y consiste en una red de bajo costo. -Tecnología de almacenamiento a gran escala que utiliza células termofotovoltaicas para convertir el calor en electricidad por encima de 2000 C.

Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. ha fabricado una celda termofotovoltaica (TPV) que puede recolectar fotones de alta energía de una fuente de calor al rojo vivo. y convertirlos en electricidad.

El dispositivo se describe como un motor térmico sin partes móviles que puede producir energía a partir de una fuente de calor de entre 1900 y 2400 C. Este concepto se conoce como almacenamiento de red de energía térmica (TEGS) y consiste en una red de bajo costo. Tecnología de almacenamiento de energía a gran escala que utiliza TPV para convertir el calor en electricidad por encima de los 2000 C. ”, explicó el grupo estadounidense.

El sistema se construyó con dispositivos TPV de dos uniones que comprenden materiales III-V con bandas prohibidas entre 1,0 y 1,4 eV que se optimizaron para el rango de temperatura planificado y las aplicaciones TEGS. Estas celdas utilizan filtrado espectral de borde de banda para obtener una alta eficiencia, utilizando reflectores de superficie posterior altamente reflectantes para rechazar la radiación subbanda inutilizable de regreso al emisor.

Los científicos probaron varias configuraciones de sistemas y se encontró que un dispositivo termofotovoltaico con bandas prohibidas entre 1,2 y 1,4 eV tenía la eficiencia más alta con un 41,1 % operando a una densidad de potencia de 2,39 W cm ^–2 y una temperatura de emisor de 2400 C. Otro dispositivo con un La banda prohibida de 1,2/1,0 eV alcanzó una eficiencia máxima del 39,3 %, con una densidad de potencia de 1,8 W cm ^–2 y una temperatura de emisor de 2127 C.

La celda termofotovoltaica ahora debe integrarse en una batería térmica a escala de red. “El sistema absorbería el exceso de energía de fuentes renovables como el sol y almacenaría esa energía en bancos de grafito caliente fuertemente aislados”, enfatizaron los investigadores. “Cuando se necesita energía, como en días nublados, las células TPV convierten el calor en electricidad y envían la energía a una red eléctrica”.

El dispositivo fue presentado en el estudio “Eficiencia termofotovoltaica del 40%”, que se publicó recientemente en la naturaleza . Su trabajo demostró las partes principales del sistema en experimentos separados a pequeña escala y el grupo de investigación está trabajando actualmente para integrar las partes para demostrar un sistema completamente operativo. “Las celdas termofotovoltaicas fueron el último paso clave para demostrar que las baterías térmicas son un concepto viable”, dijo Asegun Henry, investigador del MIT. “Una de las ventajas de los convertidores de energía de estado sólido es que pueden operar a temperaturas más altas con costos de mantenimiento más bajos porque no tienen partes móviles”.