馬來西亞多媒體大學的研究人員設計并分析了一種新型混合系統,該系統將光伏與熱電發電機 (TEG) 集成在一起。光伏板在白天發電,而熱電發電機則利用電池周圍的溫差在夜間發電。
TEG 可以通過“塞貝克效應”將熱量轉化為電能,這種效應發生在兩種不同半導體之間的溫差產生兩種物質之間的電壓差時。這種設備通常用于工業應用,將多余的熱量轉化為電能。然而,它們的高成本和有限的性能迄今為止限制了其更廣泛的應用。
該研究的通訊作者 Chan Kah Yoong 告訴《光伏》雜志: “之前的研究主要集中于提高 PV-TEG 系統的日間效率,或專門研究 TEG 表面積和串聯配置對夜間應用的影響。這項研究旨在通過展示更大的 TEG 面積和優化的配置如何顯著提高夜間電力輸出,為持續發電提供可持續的解決方案,從而彌補現有文獻中的空白。”
在測試中,該團隊在散熱器下方放置了一個加熱器,以控制和模擬不同的溫差。測試了三個不同的 TEG 表面積:一個系統尺寸為 3 厘米 × 3 厘米;另一個尺寸為 4 厘米 × 4 厘米;兩個串聯的 TEG 尺寸均為 4 厘米 × 4 厘米。它們連接的光伏電池是一個多晶硅器件,工作電壓為 9 V,工作電流范圍為 0-100 mA,能夠產生 1 W 的峰值功率。
“當溫差達到 55 攝氏度時,3 厘米 x 3 厘米 TEG 可產生高達 0.9 毫瓦的功率,而 4 厘米 x 4 厘米 TEG 的最大功率為 3.8 毫瓦,”學者們表示。“兩個 4 厘米 x 4 厘米 TEG 串聯在一起,輸出功率是 4 厘米 x 4 厘米 TEG 的兩倍。這里的最大功率達到 7.7 毫瓦。”
在這三種 TEG 情況下,當溫差最小為 5 C 時,產生的最大功率略高于零。在 3 cm x 3 cm TEG 中,峰值電壓為 114.9 V,峰值電流為 8.67 A。4 cm × 4 cm TEG 的峰值電壓為 180.2 V,峰值電流為 21.5 A。在兩個 TEG 串聯的情況下,最大電壓為 340.4 V,而峰值電流約為 21.5 A。
研究團隊總結道:“這項研究證明了該系統的實用性和經濟性。”研究還指出,如果將一個帶有雙 4 厘米 × 4 厘米 TEG 的光伏系統安裝在美國平均可用面積為 1,500 平方英尺的屋頂上,僅 TEG 就能產生額外的 375 W 電力。
Yoong 表示:“該系統可用于一些家用電器,如臺式電腦、筆記本電腦、手機充電器、LED 電視和照明設備。其潛在的可擴展性表明,如果屋頂空間充足,夜間可以產生大量能源。”
該系統是在《能源報告》上發表的一項研究“基于輻射冷卻的太陽能夜間發電機”中提出的。