Space charge effects on the maximum efficiency and parametric design of a photon-enhanced thermionic solar cell

Su, Shanhe; Wang, Yuan; Li, Shipeng; Su, Guozhen; Chen, Jincan

doi:10.1016/j.solmat.2013.11.008

Cited by 45 publications

(16 citation statements)

References 22 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Notably, a new emission mechanism that combines photoexcitation and thermal excitation, namely, photon-enhanced thermionic emission (PETE), has been proposed to describe results for Cs-coated p-type GaN [3]. Several theoretical studies have described possible applications of PETE in concentrated solar-thermionic energy conversion devices [4][5][6][7][8][9][10][11]. In a recent experimental study, photon-enhanced thermionic emission using a p-type GaAs/p-type AlGaAs heterojunction interface was explored [12], and the results indicated the spatial separation of photon absorption and electron emission in a PETE device.…”

mentioning

confidence: 99%

Thermally enhanced photoinduced electron emission from nitrogen-doped diamond films on silicon substrates

et al. 2014

View full text Add to dashboard Cite

This work presents a spectroscopic study of the thermally enhanced photoinduced electron emission from nitrogen-doped diamond films prepared on p-type silicon substrates. It has been shown that photonenhanced thermionic emission (PETE) can substantially enhance thermionic emission intensity from a p-type semiconductor. An n-type diamond/p-type silicon structure was illuminated with 400-450 nm light, and the spectra of the emitted electrons showed a work function less than 2 eV and nearly an order of magnitude increase in emission intensity as the temperature was increased from ambient to ß400°C. Thermionic emission was negligible in this temperature range. The results are modeled in terms of contributions from PETE and direct photoelectron emission, and the large increase is consistent with a PETE component. The results indicate possible application in combined solar/thermal energy conversion devices.

show abstract

mentioning

confidence: 99%

Thermally enhanced photoinduced electron emission from nitrogen-doped diamond films on silicon substrates

et al. 2014

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Analysis of the NSC effect using this model for PETE converters has shown a sharp decline in efficiency as the gap size increases, similar to thermionic converters. At a sunlight concentration of 1000 and a cathode temperature of 1000 K, the predicted efficiency was about 24%, 19% and 15% for gaps of m 2 m, m 3 m, and m 4 m, respectively [33]. When assuming electron recycling in the cathode, the reflection of electrons by the NSC effect increases the conduction band population and increases the rate of electron emission, mitigating some of the decline in efficiency [34].…”

Section: Negative Space Chargementioning

confidence: 99%

Solar energy conversion with photon-enhanced thermionic emission

Kribus

Segev

2016

J. Opt.

View full text Add to dashboard Cite

Photon-enhanced thermionic emission (PETE) converts sunlight to electricity with the combined photonic and thermal excitation of charge carriers in a semiconductor, leading to electron emission over a vacuum gap. Theoretical analyses predict conversion efficiency that can match, or even exceed, the efficiency of traditional solar thermal and photovoltaic converters. Several materials have been examined as candidates for radiation absorbers and electron emitters, with no conclusion yet on the best set of materials to achieve high efficiency. Analyses have shown the complexity of the energy conversion and transport processes, and the significance of several loss mechanisms, requiring careful control of material properties and optimization of the device structure. Here we survey current research on PETE modeling, materials, and device configurations, outline the advances made, and stress the open issues and future research needed. Based on the substantial progress already made in this young topic, and the potential of high conversion efficiency based on theoretical performance limits, continued research in this direction is very promising and may yield a competitive technology for solar electricity generation.

show abstract

“…• modelowanie i optymalizacja procesu PETE [7,8,9,10,11], • dobór materiałów elektrod konwertera [12,13.14,15], • poszukiwanie metod ograniczenia wpływu ładunku przestrzennego na pracę konwertera [16,17,18,19]. Tabela 1.…”

Section: Fotonowo Wzmocniona Termoemisja Elektronowaunclassified

Konwersja Energii Słonecznej W Elektryczną Z Wykorzystaniem Fotonowo Wzmocnionej Termoemisji Elektronowej

Tatarczak

Sikora

2016

ZNPRzBiS

View full text Add to dashboard Cite

KONWERSJA ENERGII SŁONECZNEJ W ELEKTRYCZNĄ Z WYKORZYSTANIEM FOTONOWO WZMOCNIONEJ TERMOEMISJI ELEKTRONOWEJW 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.Słowa kluczowe: przetwornik fotowoltaiczny, termoemisja elektronowa, PETE, energetyka słoneczna WprowadzenieDominującym źródłem do wytwarzania energii elektrycznej na świecie jest energia pozyskiwana z surowców kopalnych, między innymi węgla, materiałów rozszczepialnych. Proces realizacji konwersji energii cieplnej w elektryczną wymaga stosowania szeregu urządzeń, między innymi, pomp wodnych, turbin parowych, prądnic a w przypadku elektrowni jądrowych -reaktorów oraz zaawansowanych układowo i technologicznie systemów zabezpieczeń. Wraz ze wzrostem liczby podzespołów obniżają się sprawność systemu oraz jego niezawodność z powodu np. zużycia podzespołów ruchomych. Rozwiązaniem tych problemów mogą być metody wytwarzania energii elektrycznej, w których nie stosuje się podzespołów ruchomych np. konwertery fotowoltaiczne lub termoemisyjne. Ogniwo fotowoltaiczne (ang. photovoltaic -PV),stanowiące złącze p-n,

show abstract

Space charge effects on the maximum efficiency and parametric design of a photon-enhanced thermionic solar cell

Cited by 45 publications

References 22 publications

Thermally enhanced photoinduced electron emission from nitrogen-doped diamond films on silicon substrates

Thermally enhanced photoinduced electron emission from nitrogen-doped diamond films on silicon substrates

Solar energy conversion with photon-enhanced thermionic emission

Konwersja Energii Słonecznej W Elektryczną Z Wykorzystaniem Fotonowo Wzmocnionej Termoemisji Elektronowej

Contact Info

Product

Resources

About