Thermophotovoltaik

Thermophotovoltaik (TPV) ist eine Technik zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie durch Photozellen. Hierbei wird ein Strahlungsemitter so stark erhitzt, daß er die Photozellen beleuchtet. Die Schwierigkeit besteht dabei in erster Linie in der Abstimmung des Strahlungsspektrums des Emitters mit dem Empfindlichkeitsspektrum der Photozelle.

Auf der Hannover Messe 1997 wird eine thermophotovoltaische Zelle präsentiert, die mit Hilfe einer Kerze ein Radio betreiben kann (!). Diese angepaßte Galliumarsenid-Zelle (s.o.) wandelt neben dem Licht auch die Wärmestrahlung in Strom um. Die Produktionsreife wird für 2010 erwartet, bei der ein Wirkungsgrad von 35 % anpeilt wird. Das Bundesforschungsministerium fördert die Forschungen bis 2000 mit insgesamt 16 Mio. DM.

2002 berichten Forscher der Schweizer Paul Scherrer Instituts in Villigen, daß man einen selektiven Emitter aus Yb2O3 entwickelt habe, dessen Emissionsspektrum auf Silizium-Photozellen abgestimmt ist, wodurch deren Einbau in gasbefeuerte Hausheizungen denkbar wird. In einem strom-autarken Heizsystem erzeugt ein TPV-System die elektrische Energie, welche die Heizung zum Betrieb benötigt, so daß diese nach dem Start völlig unabhängig vom Stromnetz arbeiten kann.

Mit einem kleinen Prototyp wird ein Wirkungsgrad von 2,4 % erreicht. Durch die zusätzliche Installation eines optimierten IR-reflektierenden Filters erwartet man sogar einen Wirkungsgrad von über 5 %.

Im Anschluß an die verschiedenen Zellenarten werde ich nun die diversen Optimierungs- und Verstärkungstechniken auflisten, die im Zusammenhang mit der Photovoltaik zur Diskussion stehen.