KONWERSJA ENERGII SŁONECZNEJ W ELEKTRYCZNĄ Z WYKORZYSTANIEM FOTONOWO WZMOCNIONEJ TERMOEMISJI ELEKTRONOWEJ

W pracy przedstawiono sposób generacji energii elektrycznej w oparciu o fotonowo wzmocnioną termoemisję elektronową (ang. photon-enhanced thermionic emission - PETE), w której do przetwarzania energii promieniowania słonecznego w elektryczną wykorzystuje się zjawiska fotowoltaiczne i termoemisji elektronowj. Zaletą rozwiązania jest relatywnie wysoka sprawność energetyczna względem klasycznych metod wytwarzania energii elektrycznej, w tym, konwersji fotowoltaicznej (PV). W pracy przedstawiono podstawy działania PETE, obecny stan badań oraz dokonano analizy porównawczej konwersji PV i PETE.

Pełny tekst (pdf)

[1]  Olchowik J. M.: Cienkie warstwy w strukturach baterii słonecznych, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006.

[2]  Schwede J. W., Bargatin I., Riley D. C., Hardin B. E., Rosenthal S. J., Sun Y., Schmitt F., Pianetta P., Howe R. T., Shen Z., Melosh N. A.: Photon-enhanced thermionic emission for solar concentrator systems, Nature Materials, 2010, pp. 762-767.

[3]  Schwede J. W., Melosh, N. A., Z. Shen Z.: Photon enhanced thermionic emission. USA Patent US 20100139771 A1, 2010.

[4]  Sikora J.: Dekorelacja natężenia wiązki jonizującej i energii elektronów w źródłach jonów z gorącą katodą, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2004,
pp. 1-77.

[5]  Sikora J., Hałas S.: A novel circuit for independent control of electron energy and emission current of a hot cathode electron source, Rapid. Commun. Mass Spectrom., nr 25, 2011, pp. 689-692.

[6]  Wurfel P.: Physics of Solar Cells: From Basic Principles to Advanced Concepts, Wiley-VCH, Weinheim 2009.

[7]  Segev G., Rosenwaks Y., Kribus A.: Limit ofefficiency for photon-enhanced thermionic emission vs. photovoltaic and thermal conversion, Solar Energy Materials & Solar Cells, nr 140, 2015, pp. 464-476.

[8]  Reck K., Hansen O.: Thermodynamics of photon-enhanced thermionic emission solar cells, Applied Physics Letters, nr 104, 2014.

[9]  Yang Y., Yang W., Sun C.: Diffusion emission model for solid-state photon-enhanced thermionic emission solar energy converters, Materials Science in Semiconductor Processing, nr 35, 2015, pp. 120-126.

[10]  Varpula A., M. Prunnila: Diffusion-emission theory of photon enhanced thermionic emission solar energy harvesters, Journal Of Applied Physics, nr 112, 2012.

[11]  Wang Y., Su S., Liu T., Su J. C. G.: Performance evaluation and parametric optimum design of an updated thermionic-thermoelectric generator hybrid system, Energy, nr 90, 2015, pp. 1575-1583.

[12]  Tang W., Yang W., Yang Y., Sun C.: GaAs film for photon-enhanced thermionic emission, Materials Science in Semiconductor Processing, nr 25, 2013,
pp. 143-147.

[13]  Segev G., Rosenwaks Y., Kribus A.: Loss mechanisms and back surface field effect in photon enhanced thermionic emission converters, Journal Of Applied Physics, nr 114, 2013.

[14]  Su S., Wang Y., Wang J., Xu Z., Chen J.: Material optimum choices and parametric design strategies of a photon-enhanced solar cell hybrid system, Solar Energy Materials & Solar Cells, nr 128, 2014, pp. 112-118.

[15]  Zhuravlev A. G., Romanov A. S., Alperovich V. L.: Photon-enhanced thermionic emission from p-GaAs with nonequilibrium Cs overlayers, Applied Physics Letters, nr 105, 2014.

[16]  Ito T., Cappelli M. A.: Optically pumped cesium plasma neutralization of space charge in photon-enhanced thermionic energy converters, Applied Physics Letters, nr 101, 2012.

[17]  Meir S., Stephanos C., Geballe T. H., Mannhart J.: Highly-efficient thermoelectronic conversion of solar energy and heat into electric power, Journal Of Renewable And Sustainable Energy, nr 5, 2013.

[18]  Su S., Wang Y., Liu T., Su G., Chen J.: Space charge effects on the maximum efficiency and parametric design of a photon-enhanced thermionic solar cell, Solar Energy Materials & Solar Cells, nr 121, 2013, pp. 137-143.

[19]  Green M. A., Emery K., Hishikawa Y., Warta W., Dunlop E. D.: „Solar cell efficiency tables (version 46), Progress In Photovoltaics: Research And Applications, nr 23, 2015, pp. 805-812.

[20]  Sikora J.: Układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyspieszającego elektrony zwłaszcza dla wysokich energii elektronów, Patent PL 219991, 2015.