Graphene-based photovoltaic cells for near-field thermal energy conversion.
Graphene-based photovoltaic cells for near-field thermal energy conversion.
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DOI：
10.1038/srep01383
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发表时间：
2013
影响因子：
4.6
通讯作者：
Ben-Abdallah, Philippe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Messina, Riccardo;Ben-Abdallah, Philippe
热光伏装置是一种能量转换系统，从热体辐射的热光子产生电流。虽然它们的效率在远场受到Schockley-Queisser极限的限制，但在近场，由于倏逝光子的贡献，特别是对于支持表面模式的源，传递到光伏电池的热通量可以大大增强。不幸的是，在这些系统工作的红外线中，表面模式频率和半导体间隙之间的不匹配大大降低了该技术的潜力。在本文中，我们提出了一种改进的热光伏装置，其中电池被石墨烯片覆盖。通过讨论通量的透射系数和光谱特性，我们表明电池效率和产生的电流都可以提高，为废热发电的有希望的发展铺平了道路。
Thermophotovoltaic devices are energy-conversion systems generating an electric current from the thermal photons radiated by a hot body. While their efficiency is limited in far field by the Schockley-Queisser limit, in near field the heat flux transferred to a photovoltaic cell can be largely enhanced because of the contribution of evanescent photons, in particular for a source supporting a surface mode. Unfortunately, in the infrared where these systems operate, the mismatch between the surface-mode frequency and the semiconductor gap reduces drastically the potential of this technology. In this paper we propose a modified thermophotovoltaic device in which the cell is covered by a graphene sheet. By discussing the transmission coefficient and the spectral properties of the flux, we show that both the cell efficiency and the produced current can be enhanced, paving the way to promising developments for the production of electricity from waste heat.
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