Проєктування та оптимізація гібридних тонкоплівкових PV-TE систем перетворення енергії

Abstract

Сучасний розвиток відновлюваних джерел енергії вимагає вдосконалення технологій перетворення енергії для сталого енергозабезпечення. Одним із найбільш перспективних методів отримання електроенергії є використання фотоелектричних (PV) перетворювачів, що дозволяють безпосередньо перетворювати сонячне випромінювання в електрику. Проте одним з їх недоліків є те, що вони нагріваються, в результаті чого зменшується потужність. У даній статті проведений огляд гібридних PV-TE систем, що складаються з фотоелектричних модулів, термоелектричних генераторів і проміжного теплопровідного шару. Такі системи дозволяють не тільки охолоджувати фотоелектричні елементи, але й додатково генерувати електроенергію за рахунок ефекту Зеєбека, який перетворює температурний градієнт у різницю потенціалів. Проаналізовано основні конструктивні підходи, зокрема тандемні конфігурації з тепловою концентрацією та системи зі спектральним розділенням. Виявлено та розглянуто основні виклики для подальшої оптимізації системи. Зокрема, це проблеми термічного управління, обмежена ефективність комерційних термоелектричних матеріалів, електрична інтеграція двох компонентів із принципово різними ВАХ.