Konwersja energii słonecznej w elektryczną z wykorzystaniem fotonowo wzmocnionej termoemisji elektronowej

• Autorzy: Tatarczak J. , Sikora J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.232

Warianty tytułu

EN

Conversion of solar energy into electricity using photon enhanced thermionic emission

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

EN

The article presents new method generation of electricity by the use conversion of solar radiation. This method is the Photon-enhanced Thermionic emission - PETE, which converts solar energy into heat energy and then into electricity. The advantage of this solution is to avoid losses in relation to photovoltaic conversion (PV), resulting from the excessive heating energy converter. Presents the basics of PETE and the current state of research on this phenomenon in the world. In addition, a comparative analysis of PV conversion and PETE.

Słowa kluczowe

PL

przetwornik fotowoltaiczny; termoemisja elektronowa; PETE; energetyka słoneczna

EN

PETE; thermionic emission; solar energy; heat converter

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 489--496
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Tatarczak J.

• Politechnika Lubelska, Katedra Automatyki i Metrologii, ul. Nadbystrzycka 38A, 20-618 Lublin

autor

Sikora J.

• Politechnika Lubelska, Katedra Automatyki i Metrologii, ul. Nadbystrzycka 38A, 20-618 Lublin

Bibliografia

• [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 photonenhanced 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

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)