Фотонное усиление термоэлектронных преобразователей солнечной энергии
Автор: Исманов Ю.Х., Джаманкызов Н.К., Тынышова Т.Д., Абдулаев А.А.
Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 4 т.10, 2024 года.
Бесплатный доступ
Работа посвящена теоретическому анализу эффективности термоэмиссионного устройства с фотонным усилением. При анализе эффективности термоэмиссионных устройств с фотонным усилением были рассмотрены два физических эффекта, которые не рассматривались в предыдущих анализах, и их влияние на к. п. д. преобразования термоэмиссионных устройств с фотонным усилением. Первый эффект - это влияние переменного напряжения на поведение термоэмиссионных устройств с фотонным усилением и определение величины максимальной мощности. Влияние концентрации носителей заряда на величину максимальной мощности оценивалось с помощью баланса генерации и потери носителей заряда. При данной оценке делалось предположение, что концентрация носителей заряда, температура и электростатический потенциал одинаковы по всему катоду. Эффектами области отрицательного объемного заряда пренебрегли. При оценке также предполагалось, что обратный ток в направлении от анода к катоду влияет на концентрацию электронов в зоне проводимости. Получено выражение для к. п. д. термоэмиссионных устройств с фотонным усилением, которое определяется как функция максимального рабочего напряжения, тока эмиссии катода и обратного анодного тока. Второй важный эффект, рассмотренный при анализе - тепловой баланс катода. Для учета этого эффекта рассматривался катод с конфигурацией, в которой катод термически изолирован, т. е. не имеются какие-либо дополнительные возможности для теплоотвода от катода. Это дало возможность, исходя из теплового баланса, определять температуру катода для данного входного потока излучения и заданной электрической рабочей точки. Показано, что для определения реального к. п. д. при произвольных рабочих условиях расчет электрической рабочей точки необходимо проводить одновременно с балансом энергии катода.
Фотонное усиление, тепловой баланс, ток эмиссии, зона проводимости, уровень ферми
Короткий адрес: https://sciup.org/14129912
IDR: 14129912 | DOI: 10.33619/2414-2948/101/45
Список литературы Фотонное усиление термоэлектронных преобразователей солнечной энергии
- Wolf M. Performance analyses of combined heating and photovoltaic power systems for residences // Energy Conversion. 1976. V. 16. №1-2. P. 79-90. https://doi.org/10.1016/0013-7480(76)90018-8
- Florschuetz L. W. On heat rejection from terrestrial solar cell arrays with sunlight concentration // 11th photovoltaic specialists conference. 1975. P. 318-326.
- Chow T. T. A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology // Renewable Energy. 2018. P. Vol4_88-Vol4_119.
- Kraemer D., McEnaney K., Chiesa M., Chen G.Modeling and optimization of solar thermoelectric generators for terrestrial applications // Solar Energy. 2012. V. 86. №5. P. 1338-1350. https://doi.org/10.1016/j.solener.2012.01.025
- Gou X., Xiao H., Yang S. Modeling, experimental study and optimization on lowtemperature waste heat thermoelectric generator system // Applied energy. 2010. V. 87. №10. P. 3131-3136. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.02.013
- Van Sark W. Feasibility of photovoltaic–thermoelectric hybrid modules // Applied Energy. 2011. V. 88. №8. P. 2785-2790. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.02.008
- Wang N., Han L., He H., Park N. H., Koumoto K. A novel high-performance photovoltaic– thermoelectric hybrid device // Energy & Environmental Science. 2011. V. 4. №9. P. 3676-3679. https://doi.org/10.1039/C1EE01646F
- Zhang J., Xuan Y., Yang L. Performance estimation of photovoltaic–thermoelectric hybrid systems // Energy. 2014. V. 78. P. 895-903. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.10.087
- Liao T., Lin B., Yang Z. Performance characteristics of a low concentrated photovoltaic– thermoelectric hybrid power generation device // International Journal of Thermal Sciences. 2014. V. 77. P. 158-164. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2013.10.013
- Kraemer D., Poudel B., Feng H. P., Caylor J. C., Yu B., Yan X., Chen G. Highperformance flat-panel solar thermoelectric generators with high thermal concentration // Nature materials. 2011. V. 10. №7. P. 532-538. https://doi.org/10.1038/nmat3013
- Ma T., Yang H., Zhang Y., Lu L., Wang X. Using phase change materials in photovoltaic systems for thermal regulation and electrical efficiency improvement: A review and outlook // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 43. P. 1273-1284. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.12.003
- Исманов Ю. Х., Ниязов Н. Т., Джаманкызов Н. К., Жумалиев К. М. Термоэлектронное преобразование солнечной энергии с использованием гетероструктурного катода // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №9. С. 211-221. https://doi.org/10.33619/2414-2948/58/21
- Исманов Ю. Х., Тынышова Т. Д. Уменьшение объема вводимых данных при компьютерной обработке интерферограмм // VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике. 2019. С. 695-696.
- Исманов Ю. Х. Восстановление изображения волнами различной длины // Известия Национальной Академии наук Кыргызской Республики. 2015. №4. С. 30-33.
- Maripov A., Ismanov Y. The Talbot effect (a self‐imaging phenomenon) in holography // Journal of applied physics. 1993. V. 74. №12. P. 7039-7043. https://doi.org/10.1063/1.355041
