La termofotónica (a menudo abreviada como TPX ) es un concepto para generar energía utilizable a partir de calor que comparte algunas características de la generación de energía termofotovoltaica (TPV). La termofotónica fue propuesta públicamente por primera vez por el investigador de energía solar fotovoltaica Martin Green en 2000. Sin embargo, hasta la fecha no se sabe que se haya demostrado ningún dispositivo TPX, aparentemente debido a los estrictos requisitos sobre la eficiencia del emisor.
Un sistema TPX consta de un diodo emisor de luz (LED) (aunque son concebibles otros tipos de emisores), una celda fotovoltaica (PV), un acoplamiento óptico entre las dos y un circuito de control electrónico. El LED se calienta a una temperatura superior a la temperatura fotovoltaica mediante una fuente de calor externa. Si no se aplica energía al LED, el sistema funciona de manera muy similar a un sistema TPV muy ineficiente, pero si se aplica una polarización directa en alguna fracción del potencial de banda prohibida, se excitará térmicamente un mayor número de pares electrón-hueco (EHP). a la energía de banda prohibida. Estos EHP pueden luego recombinarse radiativamente de modo que el LED emita luz a una tasa mayor que la tasa de radiación térmica (emisión "supertérmica"). Luego, esta luz se envía a la celda fotovoltaica más fría a través del acoplamiento óptico y se convierte en electricidad.
El circuito de control presenta una carga a la celda fotovoltaica (presumiblemente en el punto de máxima potencia ) y convierte este voltaje a un nivel de voltaje que puede usarse para mantener la polarización del emisor. Siempre que las eficiencias de conversión de electricidad en luz y de luz en electricidad sean suficientemente altas, la potencia aprovechada de la celda fotovoltaica puede exceder la potencia que ingresa al circuito de polarización, y esta pequeña fracción del exceso de potencia (que se origina en la diferencia de calor) puede ser utilizado. Por tanto, es en cierto sentido un motor térmico fotónico .
Las posibles aplicaciones de los generadores termofotónicos incluyen la generación de electricidad solar térmica y la utilización del calor residual . Los sistemas TPX pueden tener el potencial de generar energía con niveles útiles de producción a temperaturas donde ahora sólo son prácticos los sistemas termoeléctricos , pero con mayor eficiencia.
En 2009, la Oficina de Patentes de EE. UU. publicó una solicitud de patente para un generador termofotónico que utiliza un espacio de vacío con un espesor del orden de un micrómetro o menos y fue asignada a MTPV Corporation de Austin, Texas, EE. UU. Esta variante propuesta de la tecnología permite un mejor aislamiento térmico debido al espacio entre el emisor caliente y el receptor frío, manteniendo al mismo tiempo un acoplamiento óptico relativamente bueno entre ellos debido a que el espacio es pequeño en relación con la longitud de onda óptica.