没有移动部件的微型新型热机刚刚达到了令人难以置信的能源里程碑

科学家们希望，在将热能转化为电能时，没有移动部件的固态热光伏（TPV）电池能够在更高的温度下实现更高的效率，并引领完全基于可再生能源的电网的发展。

研究人员报告称，此类 TPV 电池现已创下 40% 效率的新世界纪录。这比传统上用于将热能转化为电能的蒸汽轮机要好，后者的最大效率通常为 35%，并且也有温度上限。

TPV 将来自白热热源的高能光子转化为电能。当与热电池结合使用时，它们可以从太阳捕获能量并将其储存起来，并在需要时释放电力。

“固态能量转换器的优点之一是它们可以在更高的温度下运行，并且维护成本更低，因为它们没有移动部件，”机械工程师 Asegun Henry 说道，来自麻省理工学院（MIT）。

“它们只是坐在那里可靠地发电。”

参与破纪录转换的热光伏电池可以利用温度为 1,900 至 2,400 摄氏度（3,452 至 4,352 华氏度）的热源发电。由于涉及运动部件，这些温度对于传统蒸汽轮机来说太高了，无法工作。

现在这些电池的效率也在提高，使它们更加可行。之前的记录效率为 32%，而迄今为止制造的大多数 TPV 电池的效率都徘徊在 20% 左右。

效率记录是使用热通量传感器测量电池吸收的热量来测量的，电池的尺寸约为一平方厘米。使用高温灯泡来改变电池所承受的热量，表明它实际上适合安装到更大的系统中。

“我们可以在与热电池相关的广泛温度范围内获得高效率，”亨利说。

效率的提高主要归功于所使用的材料，这些材料具有所谓的低带隙– 电子必须穿过才能产生电力的间隙。在这里，研究人员使用了更高带隙的材料以及多个结（或材料层）。

使用三层：高带隙合金捕获高能光子并将其转化为电能，低带隙合金捕获穿过第一层的低能光子，金镜反射穿过所有层的光子。回到热源，从而最大限度地减少热量浪费。

随着 TPV 电池现已被证明可操作、可靠且高效，科学家们可以继续扩大其规模并将其与其他元素结合起来，形成一个完整的能源生产系统，并且该系统不会产生任何碳，同时在使用中。

“热光伏电池是证明热电池是一个可行概念的最后关键一步，”亨利说。 “这对于扩散可再生能源和实现完全脱碳电网来说是绝对关键的一步。”

该研究发表于自然。