CN107493059B - 混合式太阳能发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能发电机(10)，太阳能发电机可包括具有用以接收太阳辐射(70)的阴极(22)的光子增强热电子发射发电机(20)。光子增强热电子发射发电机(20)可包括与阴极(22)共同产生第一电流(26)和来自太阳辐射(70)的废热(28)的阳极(24)。热电发电机(30)可热联接至阳极(24)并可将来自阳极(24)的废热(28)转换成第二电流(36)。电路可连接至光子增强热电子发射发电机(20)并连接至热电发电机(30)并且可将第一电流(26)和第二电流(36)结合成输出电流(16)。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机，尤其涉及一种利用太阳能的发电机。
背景技术
光子增强热电子发射(PETE)发电机是以比传统光伏电池更高的转换效率将太阳辐射的光子能和热能二者转换为电力的基于半导体的装置。通常在阴极与阳极之间需要真空间隙，并且PETE装置在超过200摄氏度(飞行器发动机排出空气的参考温度)的温度下运行最有效。不幸的是，电转换过程产生了废热，在某些应用中，诸如在依赖太阳能用于其运行或推进的飞行器中，这些废热往往未被利用。例如，可能缺乏PETE发电机与飞行器上消耗或产生能量的其它系统之间的协同作用。另外，工作温度可能未根据入射太阳辐射的量和环境温度进行调节，这可降低PETE的转换效率。此外，在制作过程中包括真空间隙可能是昂贵的。
发明内容
在一个方面中，公开了一种太阳能发电机，太阳能发电机可包括具有用以接收太阳辐射的阴极的光子增强热电子发射发电机。PETE发电机可包括与阴极共同产生第一电流和来自太阳辐射的废热的阳极。热电发电机可热联接至阳极以将来自阳极的废热转换成第二电流。电路可连接至光子增强热电子发射发电机并连接至热电发电机并且可将第一电流和第二电流结合成输出电流。
基于上述一个方面，本发明还提供以下技术方案：
技术方案1：一种太阳能发电机，太阳能发电机包括：
光子增强热电子发射发电机，光子增强热电子发射发电机具有阴极和阳极，阴极用以接收太阳辐射，阳极与阴极共同产生第一电流和来自太阳辐射的废热；
补充热量源，补充热量源提供补充热量；
热电发电机，热电发电机热联接至阳极并热联接至补充热量源以将来自阳极的废热和补充热量转换成第二电流；以及
电路，电路连接至光子增强热电子发射发电机并连接至热电发电机以将第一电流和第二电流结合成输出电流。
技术方案2：根据技术方案1的太阳能发电机，热电发电机包括热板和冷板，热板和冷板联合限定产生第二电流的热梯度，热板热联接来自阳极的废热。
技术方案3：根据技术方案2的太阳能发电机，其进一步包括热管，热管热连接至热板以便与热板进行热交换。
技术方案4：根据技术方案3的太阳能发电机，补充热量经热管流体传导至热板。
技术方案5：根据技术方案3的太阳能发电机，其进一步包括热负载，热负载经热管热联接至热板从而将废热的一部分流体传导至热负载。
技术方案6：根据技术方案2的太阳能发电机，其进一步包括太阳能集热器，太阳能集热器热连接至热板，其中，补充热量是由太阳能集热器收集的太阳辐射。
技术方案7：根据技术方案6的太阳能发电机，太阳能集热器具有表面区域，表面区域在阴极附近处具有焦点。
技术方案8：根据技术方案1的太阳能发电机，其进一步包括阳极与阴极之间的间隙，其中，在间隙中设置有碳化硅纳米线并且碳化硅纳米线将阴极电连接至阳极。
技术方案9：根据技术方案1的太阳能发电机，其进一步包括阴极的组成，阴极的组成包括用于优化阴极的能量势垒的光子吸收碳化硅材料。
技术方案10：根据技术方案1的太阳能发电机，热电发电机使用碳化硅制作而成。
在另一方面中，公开了一种混合式太阳能发电机，混合式太阳能发电机可包括产生加热的排出空气的燃气涡轮发动机。混合式太阳能发电机可进一步包括光子增强热电子发射发电机，光子增强热电子发射发电机具有用以接收太阳辐射的阴极和与阴极共同产生第一电流和来自太阳辐射的废热的阳极。热电发电机可热联接至阳极并与加热的排出空气连通以将来自阳极的废热和来自加热的排出空气的热量转换成第二电流。电路可连接至光子增强热电子发射发电机并连接至热电发电机并且可将第一电流和第二电流结合成输出电流。
基于上述另一方面，本发明还提供以下技术方案：
技术方案11：根据另一方面的混合式太阳能发电机，热电发电机包括热板和冷板，热板和冷板联合限定产生第二电流的热梯度，热板热联接来自阳极的废热。
技术方案12：根据技术方案11的混合式太阳能发电机，其进一步包括热管，热管热连接至热板以便将加热的排出空气传送至热电发电机。
技术方案13：根据技术方案12的混合式太阳能发电机，其进一步包括除冰负载，除冰负载热连接至热管，其中，来自加热的排出空气的热量的一部分被传导至除冰负载。
技术方案14：根据另一方面的混合式太阳能发电机，光子增强热电子发射发电机包括以下中的至少一者：将阴极和阳极连接起来的碳化硅纳米线，或者，阴极包括优化阴极的能量势垒的光子吸收碳化硅材料。
在又一实施例中，公开了一种用于将太阳辐射转换为电力的方法，方法可包括提供具有用以接收太阳辐射的阴极的光子增强热电子发射发电机。光子增强热电子发射发电机可包括与阴极共同产生第一电流和来自太阳辐射的废热的阳极。方法可进一步包括使阴极暴露于太阳辐射并在阳极附近设置热电发电机以将来自阳极的废热转换成第二电流。方法可进一步包括将第一电流和第二电流结合成输出电流。
基于上述又一实施例，本发明还提供以下技术方案：
技术方案15：一种将太阳辐射转换为电力的方法，方法包括：
提供光子增强热电子发射发电机，光子增强热电子发射发电机具有阴极和阳极，阴极用以接收太阳辐射，阳极与阴极共同产生第一电流和来自太阳辐射的废热；
使阴极暴露于太阳辐射；
提供补充热量源；
在阳极附近设置热电发电机以将来自阳极的废热和来自补充热量源的补充热量转换成第二电流；以及
将第一电流和第二电流结合成输出电流。
技术方案16：根据技术方案15的方法，补充热量是来自燃气涡轮发动机的加热的排出空气。
技术方案17：根据技术方案15的方法，方法进一步包括将来自阳极的废热的一部分引导至除冰负载。
技术方案18：根据技术方案15的方法，方法进一步包括在阴极附近收集太阳辐射并将收集到的太阳辐射热联接至热电发电机以便产生输出电流。
技术方案19：根据技术方案15的方法，方法进一步包括将碳化硅包含于光子增强热电子发射发电机或热电发电机中的至少一者的组成中。
附图说明
图1示出了根据本文所述的多个方面的将废热引导至热电发电机的光子增强热电子发射发电机的示意图。
图2示出了根据本文所述的多个方面的在热接合部处与混合式太阳能发电机进行热交换的热管。
图3示出了根据本文所述的多个方面的热联接至混合式太阳能发电机的太阳能集热器。
图4示出了根据本文所述的多个方面的光子增强热电子发射发电机引导(directing)和热电发电机的制作。
图5示出了根据本文所述的多个方面的与混合式太阳能发电机的热接合部进行热交换的热管。
图6示出了根据本文所述的多个方面的与混合式太阳能发电机的热接合部进行热交换的热管。
具体实施方式
基于本公开内容可以理解的是，在本领域中需要更高的将太阳辐射转换为电能的发电机的转换效率。同样，在本领域中需要更有效地利用可从太阳辐射获得的热量。附加地，在本领域中需要将太阳能发电机与诸如其他源和散热源(sinks of heat)的飞行器上其它动力系统集成。
参照图1，在本公开内容的一个方面中，太阳能发电机10可包括光子增强热电子发射(PETE)发电机20，光子增强热电子发射发电机20具有用以接收太阳辐射70的阴极22和与阴极22共同产生第一电流26(iP)和来自太阳辐射70的废热28的阳极24。电子流66可由传输光子(未示出)的可见光76和将热量78传输至PETE发电机20内的红外光74激发。在阴极22与阳极24之间可存在间隙60，间隙60可以是用于增强PETE电流26的产生的真空间隙。热电发电机(TEG)30可热联接至阳极24以将来自阳极24的废热28转换为第二电流36(iT)。热电发电机30可包括热板32和冷板34，热板32和冷板34联合地限定产生第二电流36的热梯度48。热板32可经由与阳极24的热接触而热联接废热28。
继续参照图1，在本公开内容的多个方面中，环境散热器58可热联接至冷板34以便建立用以产生第二电流36所必需的热梯度48。TEG 30可设置成与PETE发电机20相邻以便确保阳极24与热板32之间有效的热传输。例如，阳极24和热板32可均为构造为用于热接合部(thermal junction)38处的密切热接触的平面表面。可替代地，PETE发电机20和TEG 30可彼此相邻但不必接触。例如，蒸汽室可使PETE发电机20和TEG 30热联接。电路14可被连接至PETE发电机20并连接至TEG 30以将第一电流26和第二电流36结合为输出电流16，并且结合的输出电流可供给电力负载18。第一电流26和第二电流36可总计(summed)馈电给由太阳能发电机10供电的一个或多个电力负载，或者每个电流可支持太阳能发电机10的环境内的单独负载。
热接合部38可包括插置于阳极24与热板32之间的附加元件(未示出)以有利于阳极24和热板32的热联接或有利于热接合部38到TEG 30外侧结构的装配或热联接。例如，氧化铝板可被插在接合部38处以便对废热28进行热传导同时使PETE发电机20与TEG 30电绝缘。多个太阳能发电机10可电结合成适应电力负载18的需要并利用可用的太阳辐射70。下文公开了用于添加热量或聚集太阳能以馈电给太阳能发电机的其它实施方式。
仍然参照图1，在本公开内容的多个方面中，PETE发电机20的阴极22可以是用于吸收太阳辐射70并在光子撞击阴极22时激发电子66进入真空间隙60内的半导体。阳极24可以由金属制成。下文更加详细地公开了用于制作PETE发电机20和TEG 30的各种实施方式。
有益地，来自PETE发电机20的未被使用的热量(废热)28可由TEG 30用于开发额外的电能并用于优化用于更高PETE电流26的阳极温度。例如，PETE发电机20可以接近光伏电池的转换效率的两倍的转换效率工作，并且与单独的PETE相比废热28可将结合的PETE/TEG太阳能发电机10转换效率进一步提高若干百分点。太阳能发电机10的另外的优势在于，由TEG 30消耗废热28可优化阳极温度或使任何反向电流最小化使得PETE发电机20的转换效率提高。
在本公开内容的多个方面中，图2示出了混合式太阳能发电机10，其可包括热连接至热板32以便与热板32进行热交换的热管54。热管54可具有用作为阳极24与热板32之间的热接合部38的接合元件39，并且热管54通过联接阳极24和热板32进行流体热交换，其中，接合元件39可以是热管54的一部分。热管54也可以是用于在热接合部38与补充热量源52或热负载56之间传导热量的实体(solid)。例如，诸如来自燃气涡轮发动机(未示出)的加热的排出空气的补充热量52可经热管54被流体传导至热接合部38，并且可由此通过增大热板32与冷板34之间的热梯度而提高TEG电流36。换言之，加热的排出空气52可与来自阳极的废热28结合以产生第二(TEG)电流36。同样，热负载56可以是连接至热管54的除冰负载，其中，来自被传导至热接合部38的排出空气的热量的一部分之后被传导至除冰负载56。此外，废热28的一部分可经热管54被传导至热负载56。
除冰负载56可以是沿机翼、机身、或飞行器(未示出)的机体的其它部件分布热量的加热系统。有益地，将补充热量52和热负载56联接至热接合部38可实现若干改进，包括提高太阳能发电机10的转换效率以及与飞行器上消耗或产生能量的其它系统相比提高的能量利用率。热管54也可构造成是经具有高可见光吸收率的平坦平面收集太阳辐射70的太阳能集热器50。热管54可以多种方式构造，包括但不限于金属或合成导管、蒸汽室装置、状态改变装置、蒸发器、冷凝器或本领域已知的并且适于在热接合部38与热源或热负载之间传导热量的任何其它装置。下文公开除冰部件和排出空气部件的其他实施方式。
现参照图3，在本公开内容的多个方面中，混合式太阳能发电机10可包括热连接至热板32的太阳能集热器50，其中，阴极22附近的太阳辐射70由太阳能集热器50收集并经作为热接合部38的接合元件39被输送至热板32，其中，接合元件39可以是太阳能集热器50的一部分。表面区域84可被构造为使太阳辐射70的收集区域延伸超过顶部表面23的收集区域并且表面区域84可具有用于在PETE发电机20上聚集太阳辐射的焦点86。集热器50的传导部分88可放置于表面区域84下方并且可将热量传导至太阳能集热器50的放置于阳极24与热板32之间的接合元件39部分。来自太阳能集热器50的热量可与废热28结合以提高TEG电流36。表面区域84可与阴极22的顶部表面23相邻并且可收集可见光76和红外光74并通过采用高吸收率表面而将其转换为热量。太阳能集热器50可成形为再次捕获辐射远离顶部表面23的红外光74并将其重新定向返回至热接合部38。可替代地，太阳能集热器50可构造为将射到(impinging)表面区域84的可见光76反射至顶部表面23。
在本公开内容的多个方面中，太阳能集热器50的传导部分88可以是具有高热传导率的金属或流体通路。表面区域84可具有用于最大限度地收集入射短波辐射76的高吸收率以及用以限制长波能量74的再辐射的低发射率。集热器50可以呈抛物线的形状以使太阳辐射70聚焦并且可将入射能量的一部分反射至焦点86，阴极22可被定位于焦点86处。例如，太阳能集热器可以是聚集太阳辐射并将所得到的热量传导至热板32的金属抛物线状元件。可替代地，表面区域可以是诸如机翼或机身的表面的相对平坦的表面。太阳能集热器50可以是复合材料板(未示出)，包括吸收性背板、低发射率表面区域84以及包括在吸收性板与低发射率表面之间的水介质的传导部分88，其与屋顶上使用的太阳能热板非常类似。
在未示出的多个方面中，太阳能集热器50可利用蒸汽室或状态改变技术来将热量从表面区域84或从其它收集点传导至热板32。有益地，结合类似太阳能集中器50的附加热源可增加实现或调节混合式太阳能发电机10的有效工作温度的能力，由此使输出电流16最大化。例如，包括传导流体的传导部分88可由适合的装置进行调节以改变被传递至热接合部38的热量。在另一方面中，定位于顶部表面23上方的一个透镜或多个透镜(未示出)，诸如菲涅尔透镜(Fresnel len)，可使太阳辐射聚焦并会聚到顶部表面23上。太阳能集中器可建立用于PETE 20的介于200到1000摄氏度之间的高工作温度。
图4示出了制作图1中介绍的PETE发电机20和TEG 30的多个方面。PETE发电机20可包括设置于PETE发电机20的阴极22和阳极24之间的间隙60中的碳化硅(SiC)纳米线62，其中，SiC纳米线62将阴极22电连接至阳极24，并且其中间隙60是真空间隙。可替代地，SiC半导体层或SiC纳米线可代替PETE发电机20中的间隙60的真空。有益地，消除对间隙60中的真空的需要可提供高得多的PETE发电机20的转换效率。SiC纳米线62可以具有相对较小的直径以便增强光子散射脱离纳米线壁(nanowire walls)以大大降低热传导率并使PETE发电机20中的热化损失最小。纳米线62可稀疏地间隔开以便优化电荷载体输送。阴极22中生成的光激发的电子可发射至纳米线62的传导带内，之后在阳极24处收集。
可替代地，PETE发电机20的半导体组成可包括但不限于氮化镓或砷化镓。SiC材料的组成百分比可与其它半导体材料成比例地进行变化以便调整能量带水平，这可避免需要阳极24中的超低功函数(ultra-low work function)。在本公开内容的一个方面中，阴极22的组成可包括用于优化阴极的能量势垒的光子吸收SiC材料。例如，阴极22的顶部层64可包括碳化硅材料并且可面向太阳辐射70以便吸收可见光76和红外光74。SiC顶部层64可包括SiC纳米线。
继续，图4还示出了热电发电机(TEG)30，其可包括不同半导体的热电对40，其包括P-管脚44和N-管脚42并由热梯度48产生TEG电流36。电气端子46可使管脚44和管脚42的每个端部终止，其中，热板32可在管脚44和管脚42的一侧上接收废热28，并且冷板34可从管脚44和管脚42的另一侧使热流78散热。一般来说，TEG30可由串联地电连接且并联地热连接的许多热电对40构造。TEG 30可使用碳化硅(SiC)制成以承受较高的工作温度或以建立与上文所述的基于SiC的PETE发电机20的相容性。
图5示出了图2所示的热管的一方面，其可包括与接合元件39联接的热交换器79以接收补充热量52或以将废热28的一部分排放至热负载56。热交换器79可以是金属散热器(heat sink)或可以是用于从补充热量52中吸收热量的蒸发器。热交换器79也可以是用于将热量排放至热管54中的冷凝器。补充热量52可以是燃气涡轮发动机的加热的排出空气。补充热量52也可以是来自除提供加热的排出空气的涡轮机压缩机级外的涡轮发动机的级的加热空气。此外，加热的排出空气可以是从化石燃料发动机中排放的并可从化石燃料发动机获得的任何加热的空气。
热交换器79可在可调节传导率(未示出)方面被调节成引导更多或更少的热量进入或离开热接合部38，这可取决于热接合部38的所需工作温度、排出空气52的温度、PETE发电机20的最佳温度梯度、废热28的量或热负载56所需的热量中的一者或多者。例如，蒸发器79内的状态改变流体可被调节成允许更多或更少的流体参与热交换器79内的热交换。有利地，结合PETE发电机20、TEG 30和热管54可与飞行器上其它能量系统52和56产生协同效应以便不仅优化混合式太阳能发电机10，也优化所有能量系统，进而获得最佳整体飞行器性能。
热负载56可以是利用废热28和排出空气52对诸如机翼表面的表面加热以防止形成冰、或者对机身表面或在飞行器飞行期间对经历摩擦阻力的其它外部表面加热的除冰系统。热管54可被用于将热量引导至具有湍流边界层的外部表面以便借助于对它们加热来减小那些外部表面的摩擦阻力。
图6示出了图2所述的热管的另一方面，其可包括与接合元件39联接以接收补充热量52或将废热28的一部分经热流78排放至热负载56的热交换器79。环境散热器58可以是用于使用由风扇80驱动的冷环境空气82冷却冷板34(图5)的散热器(heat sink)或热交换器。环境散热器58可以是包括在冷空气82流动横穿散热器58时冷凝的状态改变气体的冷凝器。离开散热器58的加热空气之后可与加热的排出空气52混合以经由蒸发器79将热量供应至TEG 30，或者离开散热器58的加热空气可与加热的排出空气52混合以对热负载56进行馈送同时热交换器79将额外的热量作为废热28抽吸出PETE发电机20。可替代地，整体的热管54可被分成用于环境散热器58的冷却通道和用于热交换器79及补充热量52的流的单独的通道。
除上面附图中所示的实施例和配置以外，由本公开内容可想到许多其它可能的实施例和配置。在尚未说明的范围内，多个实施例的不同特征和结构可根据需要彼此组合使用。一个特征未能在所有实施例中示出并不意味着被解释为其不能出现在所有实施例中，而是为了说明的简洁性而这么做。因而，不同实施例的多个特征可根据需要混合并匹配以形成新的实施例，无论这个新的实施例是否被明确说明。而且，当对“一组”或“多个”不同元件进行说明时，应当理解，“一组”或“多个”可包括任意数量的相应元件，包括仅一个元件的情况。本公开内容覆盖本文所述特征的组合或置换(permutation)。
本书面说明使用示例来公开本公开内容的实施例，包括最佳模式，并且也使本领域技术人员能够实践本公开内容的实施例、包括制作并使用任意装置或系统并执行任意所包含的方法。本公开内容的可授权范围由权利要求限定，并且能够包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的字面语言具有非实质性差异的等效结构元件，这些其它示例意在落入权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种太阳能发电机，所述太阳能发电机包括：
光子增强热电子发射发电机，所述光子增强热电子发射发电机具有阴极和阳极，所述阴极用以接收太阳辐射，所述阳极与所述阴极共同产生第一电流和共同产生来自所述太阳辐射的废热；
补充热量源，所述补充热量源提供补充热量；
热电发电机，所述热电发电机热联接至所述阳极并热联接至所述补充热量源以将来自所述阳极的所述废热和所述补充热量转换成第二电流；以及
电路，所述电路连接至所述光子增强热电子发射发电机并连接至所述热电发电机以将所述第一电流和所述第二电流结合成输出电流；
其中，所述补充热量经热管被流体地传导至位于所述光子增强热电子发射发电机的阳极和所述热电发电机的热板之间的热接合部。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电机，其特征在于，所述热电发电机包括所述热板和冷板，所述热板和所述冷板联合限定产生所述第二电流的热梯度，所述热板热联接来自所述阳极的所述废热。
3.根据权利要求2所述的太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括所述热管热联接至所述热板以便与所述热板进行热交换。
4.根据权利要求3所述的太阳能发电机，其特征在于，所述补充热量经所述热管流体地传导至所述热板。
5.根据权利要求3所述的太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括热负载，所述热负载经所述热管热联接至所述热板从而将所述废热的一部分流体地传导至所述热负载。
6.根据权利要求2所述的太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括太阳能集热器，所述太阳能集热器热联接至所述热板，其中，所述补充热量是由所述太阳能集热器收集的太阳辐射。
7.根据权利要求6所述的太阳能发电机，其特征在于，所述太阳能集热器具有表面区域，所述表面区域在所述阴极附近处具有焦点。
8.根据权利要求1所述的太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括所述阳极与所述阴极之间的间隙，其中，在所述间隙中设置有碳化硅纳米线并且所述碳化硅纳米线将所述阴极电连接至所述阳极。
9.根据权利要求1所述的太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括所述阴极的组成，所述阴极的所述组成包括用于优化所述阴极的能量势垒的光子吸收碳化硅材料。
10.根据权利要求1所述的太阳能发电机，其特征在于，所述热电发电机使用碳化硅制作而成。
11.一种混合式太阳能发电机，所述混合式太阳能发电机包括：
燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机产生加热的排出空气；
光子增强热电子发射发电机，所述光子增强热电子发射发电机具有阴极和阳极，所述阴极用以接收太阳辐射，所述阳极与所述阴极共同产生第一电流和共同产生来自所述太阳辐射的废热；
热电发电机，所述热电发电机热联接至所述阳极并与所述加热的排出空气连通以将来自所述阳极的所述废热和来自所述加热的排出空气的热量转换成第二电流；以及
电路，所述电路连接至所述光子增强热电子发射发电机并连接至所述热电发电机以将所述第一电流和所述第二电流结合成输出电流；
其中，所述加热的排出空气经热管被流体地传导至位于所述光子增强热电子发射发电机的阳极和所述热电发电机的热板之间的热接合部。
12.根据权利要求11所述的混合式太阳能发电机，其特征在于，所述热电发电机包括所述热板和冷板，所述热板和所述冷板联合限定产生所述第二电流的热梯度，所述热板热联接来自所述阳极的所述废热。
13.根据权利要求12所述的混合式太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括所述热管热联接至所述热板以便将所述加热的排出空气传送至所述热电发电机。
14.根据权利要求13所述的混合式太阳能发电机，其特征在于，其进一步包括除冰负载，所述除冰负载热联接至所述热管，其中，来自所述加热的排出空气的所述热量的一部分被传导至所述除冰负载。
15.根据权利要求11所述的混合式太阳能发电机，其特征在于，所述光子增强热电子发射发电机包括以下中的至少一者：将所述阴极和所述阳极连接起来的碳化硅纳米线，或者，所述阴极包括优化所述阴极的能量势垒的光子吸收碳化硅材料。
16.一种将太阳辐射转换为电力的方法，所述方法包括：
提供光子增强热电子发射发电机，所述光子增强热电子发射发电机具有阴极和阳极，所述阴极用以接收太阳辐射，所述阳极与所述阴极共同产生第一电流和共同产生来自所述太阳辐射的废热；
使所述阴极暴露于所述太阳辐射；
提供补充热量源；
在所述阳极附近设置热电发电机以将来自所述阳极的废热和来自所述补充热量源的补充热量转换成第二电流；以及
将所述第一电流和所述第二电流结合成输出电流；
其中，所述补充热量经热管被流体地传导至位于所述光子增强热电子发射发电机的阳极和所述热电发电机的热板之间的热接合部。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述补充热量是来自燃气涡轮发动机的加热的排出空气。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将来自所述阳极的所述废热的一部分引导至除冰负载。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述阴极附近收集太阳辐射并将所述收集到的太阳辐射热联接至所述热电发电机以便产生所述输出电流。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将碳化硅包含于所述光子增强热电子发射发电机或所述热电发电机中的至少一者的组成中。
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