以40%的效率从热量中捕获光，NREL在热光伏领域取得长足进步
美国国家可再生能源实验室（NREL）在制造太阳能电池方面有着悠久的 历史 ，这些太阳能电池以创纪录的效率捕获来自太阳的光。但太阳并不是光伏可以捕获能量的唯一光源。热物体也会发光 - 通常在更长，更低的能量波长下 - 而热光伏（TPV）是经过优化以捕获该光的光伏电池。
NREL开发的新型光伏电池远远超过了之前32%的世界纪录TPV效率。这种新设备是为与麻省理工学院（MIT）联合演示电储能概念而开发的，在 《自然》杂志 的一篇文章中进行了描述。
由NREL / MIT团队开发的设备由两个光吸收层组成，由高反射率的金镜层和散热器支撑。散热器可防止电池变得过热，从而导致效率损失。 经麻省理工学院Alina LaPotin许可改编的人物
该创纪录效率装置旨在从加热到2，400 C的物体收集能量，最高效率达到41.1%（ 1%），在相关温度范围内平均效率为36.2%。
“高效率对于TPV系统的工程和经济可行性至关重要，而这个新的41%创纪录的效率是使这种热能电网存储概念成为现实的一大步，”该论文的NREL作者Dan Friedman说。
值得注意的是，效率为40%的TPV设备可以比传统蒸汽轮机（例如煤炭或核电厂中使用的蒸汽轮机）更有效地将热量转化为电能。TPV具有降低成本，响应时间更快，与各种系统尺寸（从瓦特到千兆瓦）兼容的潜力，并且由于移动部件更少，维护成本更低。
TPV电池还经过优化，可在高于2，000 C的热源下运行，这对于传统蒸汽轮机来说太热了。天然气和氢气可以在这些温度下燃烧，但也许最重要的是，已经设想了低成本，大规模的热能存储系统在这些温度下运行。
热能网格存储系统作为电池运行，吸收电力并将其转换为高温热量进行存储（想想一个巨大的烤面包机）。然后，TPV在需要时将热量转换回电力，提供低成本，按需清洁能源。该团队创建的TPV设备 - 曾经在与麻省理工学院的大型联合项目中展示 - 可能代表了使清洁能源存储低成本和可扩展性的关键里程碑。
效率为41%的TPV器件是一种串联电池，这是一种光伏器件，由两个相互堆叠的光吸收层组成，每个层都经过优化以吸收略微不同波长的光。与过去的TPV设计相比，该团队通过使用经过优化以吸收更高能量红外光的高性能电池实现了这一创纪录的效率。此设计建立在NREL团队先前的工作之上。
导致高效率的另一个关键设计特征是电池背面的高反射金镜。大部分发射的红外光具有比细胞活性层可以吸收的波长更长（能量较低）的波长。该背面反射器将93%的未吸收光反射回发射器，在那里重新吸收和重新发射，从而提高系统的整体效率。进一步提高背向反射器的反射率可以推动未来的TPV效率接近或超过50%。
分类太阳电池是光伏发电系统的核心。从产生技术的成熟度来区分，太阳电池可分为以下几个阶段：
第一代太阳电池：晶体硅电池；
第二代太阳电池：各种薄膜电池。包括非晶硅薄膜电池（a-Si）、碲化镉太阳电池（CdTe）、铜铟镓硒太阳电池（CIGS）、砷化镓太阳电池、纳米二氧化钛染料敏化太阳电池等；
第三代太阳电池：各种超叠层太阳电池、热光伏电池（TPV）、量子阱及量子点超晶格太阳电池、中间带太阳电池、上转换太阳电池、下转换太阳电池、热载流子太阳电池、碰撞离化太阳电池等新概念太阳电池。
按电池结构划分，太阳电池可分为晶体硅太阳电池和薄膜太阳电池。
按照使用的基本材料不同，太阳电池可分为硅太阳电池、化合物太阳电池、染料敏化电池和有机薄膜电池几种。
太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
光—热—电转换
光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。
光—电直接转换
太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波， 如红外线、紫外线、可见光等等。当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。但是并非所有波长的射线的能量都能转化为电能，值得注意的是光电效应于射线的强度大小无关，只有频率达到或超越可产生光电效应的阈值时，电流才能产生。能够使半导体产生光电效应的光的最大波长同该半导体的禁带宽度相关，譬如晶体硅的禁带宽度在室温下约为1.155eV，因此必须波长小于1100nm的光线才可以使晶体硅产生光电效应。 太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。对于太阳电池来说最重要的参数是转换效率，在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1%
太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。半导体最基本的材料是“硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成P型与N型半导体，再利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷)，与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端。此时外部如果用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳电池发电的原理。
简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。
由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，换成交流电，才能供电至家庭用电或工业用电。
光伏发电。
光伏发电是利用光生伏特效应，吸收入射的太阳光，产生电子-空穴对，在半导体p-n结内建电场的作用下，电子、空穴分别向正负两个电极运动，以此形成电流。它由组件阵列、逆变器、控制器等组成。根据所使用的电池组件类型不同，又可分为晶硅电池、薄膜电池、聚光电池等。
光伏发电注意事项
在无阴影遮挡条件下工作时，在太阳辐照度为500W/㎡以上，风速不大于2m/s的条件下，同一光伏组件外表面（电池正上方区域）温度差异应小于20℃。装机容量大于50kWp的光伏电站，应配备红外线热像仪，检测光伏组件外表面温度差异。
使用直流钳型电流表在太阳辐射强度基本一致的条件下测量接入同一个直流汇流箱的各光伏组件串的输入电流，其偏差应不超过5%。
