研究目的
展示一种混合式热电子-光伏器件，该器件通过利用阴极发射的光子进行发电，从而增强热电子能量转换效率。
研究成果
混合式热电子-光伏器件的实验演示显示，与传统的热电子能量转换器相比，其电压和输出功率均显著提升。这一概念验证为开发高效的热能直接转电装置开辟了道路，在航天及地面能源系统中具有潜在应用价值。
研究不足
该研究受限于电极的高功函数值，导致电流密度极小，且实际输出电压低于理想条件下的预期值。此外，砷化镓光伏电池较大的吸收阈值与阴极的红外热辐射不匹配，可能限制了效率。
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用于增强热电子能量转换的光伏阳极
DOI：10.1021/acsenergylett.0c00022
期刊：ACS Energy Letters
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
热电子能量转换器是一种基于热阴极向冷阳极直接发射电子的热力发动机。由于热电子发射不可避免地伴随光子发射，辐射能量传递成为这类器件中显著的能量损失来源。在本信函中，我们通过实验证明了一种混合式热电子-光伏器件，该器件不仅能利用电子发电，还能利用阴极发射的光子发电。热电子被注入砷化镓半导体阳极的价带，随后通过光伏效应被泵送至导带，最终从导带提取出来产生可用能量，之后再重新注入阴极。我们证明，与采用相同材料且在相同条件下运行的参考热电子器件相比，这种混合器件能产生约1V的电压提升。这一概念验证为开发高效的热电子和光伏器件以实现热能直接转化为电能铺平了道路。
作者：
Alessandro Bellucci，Matteo Mastellone，Valerio Serpente，Marco Girolami，Saulius Kaciulis，Alessio Mezzi，Daniele Trucchi，Elisa Antolin，Juan Villa，Pablo García-Linares，Antonio Martí，Alejandro Datas
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