世界上大部分的电力是由燃煤、燃气和核电厂的蒸汽涡轮机产生的。
传统上，热光伏(TPV)电池的效率不如涡轮机，仅能将20%的热能转化为电能，而蒸汽涡轮机则能将35%的热能转化为电能。
在未来，我们可以将可再生能源产生的能量作为热量储存在热电池中，并通过TPV电池将能量转化为电能。
自工业革命以来，蒸汽动力一直是现代世界的支柱。即使在今天,大多数世界上大部分的电力是由燃煤、燃气和核电厂的蒸汽涡轮机产生的。
但是现在，另一种热机发达由麻省理工学院和国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员开发的——正在超越蒸汽涡轮机的效率，有可能开启我们制造和储存能源的方式的转变。
挑战:生产可再生能源的成本有所下降大幅下降以及在2020年，国际能源署报道太阳能已经成为历史上最便宜的电力来源。
热机是一种把热能转化为电能的装置，蒸汽涡轮机是最常见的例子。
可再生能源比化石燃料对环境更好，但我们仍然依赖煤炭、石油和天然气生产三分之二我们的电力，很大程度上是因为它们更可靠——我们总是可以燃烧更多的燃料，但我们不能阳光或者是风吹.
我们可以暂时将多余的可再生能源储存在电池中，但由于电池随着时间的推移会失去电量，这种储存只能持续几天或几周。这意味着我们不能在夏天储存大量的太阳能来在阴天的冬天使用。
热门话题:电电池不会这么快就丢电的电池正在研发中，但还有另一种选择可以让可再生电网更可靠:热电池系统。
超过90%世界上大部分的电都是由热量以某种方式产生的，而热机就是处理这一转换过程的设备。
蒸汽涡轮机是最常见的例子——我们产生热量(通常是通过燃烧煤或天然气)，将水煮沸成蒸汽，使涡轮机旋转，然后将机械能转化为电能。
“这是热光伏电池第一次进入真正有前途的效率范围。”
热光伏(TPV)电池是另一种热机——它们使用半导体材料直接将热源的光子转化为电能。
与太阳能光伏电池一样，TPV电池没有任何活动部件，这使得它们的维护成本比蒸汽涡轮机更低。它们还可以转换比涡轮机更高温度的热量，这提高了它们的效率。
然而，传统上，TPV电池的效率不如涡轮机，只能将20%的热能转化为电能，而蒸汽涡轮机的这一比例为35%。
MIT’s热机当前位置至于这是如何与可再生能源联系起来的，我们可以将风能或太阳能产生的能量以热能的形式储存起来，方法是将液态金属储存在高度绝缘的热电池中，使其长期储存。
为了将能量转换回电能，我们可以使用TPV电池根据需求从热量中产生电能。
2019年，麻省理工学院的研究人员计算将TPV电池的效率提高到35%将使热电池系统在商业上可行，在NREL科学家的帮助下，他们现在设计了一种可以将4350华氏度的热量转化为电能，效率约为40%的电池
“热光电电池是证明热电池是一个可行概念的最后一个关键步骤。”
关键是使用了多层不同的半导体材料——一些吸收可见光和紫外线波长的光子，而另一些吸收红外线。电池中的镀金镜面会将未被吸收的光子反射回热源，以减少浪费。
“这是非常令人兴奋的东西，”密歇根大学的材料工程师安德烈·勒纳特(Andrej Lenert)没有参与这项研究，告诉《科学． “这是(tpv)首次进入真正有前景的效率范围，这最终对许多应用至关重要。”
展望未来:该团队的TPV热机大约有一平方厘米大。麻省理工学院的asgun Henry设想了支持网格的TPV电池10000平方英尺他说，用于制造大型光伏电池的系统可以适应这种制造过程。
“热光电电池是证明热电池是一个可行概念的最后一个关键步骤，”亨利说。“在普及可再生能源和实现完全脱碳电网的道路上，这绝对是关键的一步。”
