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https://www.nature.com/articles/s41565-024-01837-5.pdf
随着传统储能技术（如抽水蓄能电站和高性能电池）的不断发展，一种新兴的储能方案——热存储，近年来获得了迅猛发展，而热光伏（TPV）技术正是其中的核心创新。
TPV的工作原理及优势
TPV通过光伏效应直接将热能转化为电能。其原理类似于传统太阳能电池，但针对热辐射（红外光谱）的特殊带隙设计，使其更适合低温热源。TPV在以下几个方面表现出显著优势：
- 高效回收能量
：通过在TPV电池下方加入反射镜，将未吸收的光子反射回发射器重复利用，大幅提高系统效率，目前最高已达40%。 - 优化光谱匹配
：通过选择特殊材料或纳米结构调整发射器的表面特性，使其辐射光谱与TPV电池的带隙完美匹配。 - 近场热辐射
：通过减小发射器与电池的距离，可利用近场效应传递更多热辐射，提高低温条件下的效率。
TPV在工业与储能中的应用
工业热能约占全球能源消费的30%以上，其中三分之二为热能。TPV技术凭借其灵活性和高效性，在工业领域展现了巨大潜力。例如，Antora Energy开发的“热核（Heatcore）”模块可以将可再生电力转化为工业热能，并结合TPV技术将热能转化为电能，为工业设施提供清洁、可靠的能源解决方案。
此外，TPV储能系统在能源过剩时将电力转化为热能存储，在夜间或电力短缺时将热能转化回电能。相比于电池，TPV系统成本低、无需稀有矿物（如锂），且可灵活部署。
关键技术进展
近年来，TPV技术的效率显著提高。例如，密歇根大学的研究团队通过空气桥结构和金反射镜设计，成功实现了44%的效率。同时，选择性发射器与近场辐射等技术也在推动TPV在中低温条件下的应用潜力。此外，碳基热存储材料（如石墨）因其高导热性、高热容量及耐高温特性，成为热存储的理想选择。
持续突破与未来展望
TPV技术不仅适用于工业和储能，还在深空探测、核能发电以及太阳热光伏等领域展现出广阔前景。尽管当前TPV的制造成本较高，但随着大规模生产的推进，成本有望大幅下降，类似于传统光伏的发展轨迹。
随着全球对清洁能源需求的快速增长，TPV有望成为未来能源系统的关键支柱之一，为应对气候变化提供重要助力。
TPV：热能转电能，推动能源系统迈向低碳未来！
