热光伏（TPV）电池类似于太阳能电池板，主要通过光伏效应将红外波长的光转换为电能，并且可以实现能量存储和转换。热光伏 (TPV) 电池通过燃料燃烧和辐射来发电，燃料在辐射强烈的发射装置内燃烧。

热光伏（TPV）系统将从太阳能等可再生能源中吸收多余的能量，并将这些能量储存在高度绝缘的热石墨库中。当需要能量时（例如阴天时），热光伏（TPV）电池会将热量转化为电能，并将能量分配给电网。

值得注意的是，效率为40%的热光伏（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。热光伏（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。

目前，全球的电力大多来自燃烧煤炭或天然气、核裂变和聚光太阳能等热源，再通过蒸汽涡轮机将热能转化为电能。该技术已应用了一个多世纪，具有优势的同时也存在局限性。平均而言，蒸汽涡轮机仅能将热源的35%转化为电能，迄今能达到的最高效率水平也只有60%。

热光伏（TPV）电池还经过优化，可在高于2000°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，热光伏（TPV）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，热光伏（TPV）在需要时将热量转换回电力，提供低成本，按需清洁能源。

热光伏（TPV）设备曾经在与麻省理工学院的更大联合项目中得到展示，热光伏（TPV）可能代表使清洁能源存储低成本和可扩展性的关键里程碑。

NREL 研究员 Zhiwen Ma 领导着一个与热光伏（TPV）电池研究无关的独立热能电网存储系统项目，他表示：

“到目前为止，热能电网存储尚未获得重大关注，因为我们传统上只关注将热能转换为电力，而不是相反。使用电到热转换来存储能量在扩展能量存储，并将其放置在需要的地方方面提供了巨大的好处。开发一种新的世界纪录的热光伏（TPV）电池改善了热能存储的热功率转换，使该技术比以往任何时候都更具吸引力，以支持日益增长的可再生能源集成需求。“

现在已经存在用于制造大型光伏电池的基础设施，该基础设施也可用于制造热光伏（TPV）电池。未来热光伏电池系统可以取代由化石燃料驱动的发电厂，实现完全由可再生能源供电的脱碳化电网。

效率为41%的热光伏（TPV）器件是一种串联电池 ，一种由两个相互堆叠的光吸收层构成的光伏器件，每个层都经过优化以吸收略微不同波长的光。与过去的热光伏（TPV）设计相比，通过使用经过优化以吸收更高能量红外光的高性能热光伏（TPV）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热光伏（TPV）效率接近或超过50%。