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摘要。在开发具有破缺基尔霍夫对称性的非互易光学元件方面取得了重大进展，为通过重复使用发射光子将光伏 (PV) 转换效率提高到超越肖克利-奎塞尔极限铺平了道路。最近的论文分析了具有多个或无限多个多结电池的 PV 转换器，其中电池通过非互易滤波器（光学二极管）耦合，使得一个电池发出的光被另一个电池吸收。我们提出并研究了一种具有非互易外部光子回收的单电池转换器，该转换器可由同一电池重新吸收和重复使用发射光。我们从遍历性、无序性、能量可用性、信息熵和相干性的角度考虑了阳光中光子的属性，并确定了内可逆热力学对最大功率输出时转换效率施加的基本限制。我们的结果表明，具有理想多结电池的非互易转换器可以接近卡诺效率，而精确地在卡诺极限下工作则需要无数个光子循环过程。这一要求解决了光学二极管著名的热力学悖论，因为无限循环增强的电池或光学系统中的任何小耗散都将使转换器工作稳定在卡诺极限以下。我们将内可逆热力学推广到具有非零化学势的光子分布，并推导出非互易单结 PV 转换器的极限效率。评估了该转换器与可用 GaAs 太阳能电池的性能。© 作者。由 SPIE 根据知识共享署名 4.0 国际许可发布。分发或复制本作品的全部或部分内容需要完全署名原始出版物，包括其 DOI。[DOI：10.1117/1.JPE.12.032207]
光伏转换的非互易光子管理：设计和基本效率限制
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