热光伏 (TPV) 主要通过光伏效应将红外波长的光转换为电能，并且可以实现能量存储 和转换的方法，这些方法使用比涡轮机更高温度的热源在当今的电力生产中无处不在。自从在 2,000°C下使用集成背面反射器和钨发射器首次展示 29% 高效 TPV以来，TPV 的制造和性能得到了改进。然而，尽管预测 TPV 效率可超过50%，但在温度低于1,300 °C时器件效率仍仅为32%。麻省理工学院Asegun Henry等人报道了效率超过 40% 的 TPV 电池的制造和测量，并通过实验证明了高带隙串联 TPV 电池的效率。

本文要点：

1）TPV 电池是双结器件，包含带隙在 1.0 到 1.4 eV 之间的 III-V 材料，针对 1,900-2,400°C 的发射极温度进行了优化。

2）这些单元利用带边光谱过滤的概念来获得高效率，使用高反射背表面反射器将不可用的子带隙辐射拒绝回发射器。 1.4/1.2 eV 器件在 2.39 W cm^–2 的功率密度和 2,400 °C 的发射极温度下达到 (41.1 ± 1)% 的最大效率。 

3）1.2/1.0 eV 器件在 1.8 W cm^–2 的功率密度和 2,127 °C 的发射极温度下达到 (39.3 ± 1)% 的最大效率。

4）这些电池可以集成到 TPV 系统中，用于热能电网存储，以实现可调度的可再生能源。这为热能电网存储创造了一条途径，以达到足够高的效率和足够低的成本，从而实现电网的脱碳。

LaPotin, A., Schulte, K.L., Steiner, M.A. et al. Thermophotovoltaic efficiency of 40%. Nature 604, 287–291 (2022). 

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04473-y

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y