Un concentrador es un módulo fotovoltaico con elementos ópticos, como lentes de Fresnel, que enfoca la luz solar sobre una célula solar con una superficie reducida. La mayoría de los conjuntos de concentradores deben seguir o estar orientados directamente hacia el sol. Son capaces de multiplicar el flujo de energía solar por cientos.
Utilizar un concentrador para dirigir la luz hacia las células fotovoltaicas es un método para aumentar la producción de energía de los sistemas solares. Para ello, se pueden utilizar colectores ópticos de luz, como lentes o espejos. La energía fotovoltaica de condensación es el nombre que reciben los sistemas fotovoltaicos que aprovechan la luz concentrada. El concentrador de concentración fotovoltaica (CPV) capta la luz de una región más amplia y la concentra en una célula solar con una superficie menor.
¿Qué tipos de células solares se utilizan en la tecnología CPV?
En las tecnologías CPV se pueden utilizar células multijunción de menor eficacia; sin embargo , las células de silicio, CdTe y CIGS (seleniuro de cobre, indio y galio) presentan la mayor eficiencia. Estas células multijunción alcanzan eficiencias en campo de alrededor del 30 % y han demostrado hasta un 40 % en experimentos de laboratorio.
El CPV solo puede emplear radiación directa (no difusa) (difundida desde las nubes y la atmósfera). Por lo tanto, los lugares con alta irradiancia normal directa son los más adecuados para estos sistemas.
El seguimiento solar es necesario para obtener un buen rendimiento de la celda con una concentración de luz óptima. El seguimiento es especialmente importante para sistemas con altas concentraciones. La CPV se puede dividir en tres categorías de concentración: baja, media y alta.
Las células multijunción tienen la capacidad de capturar una cantidad significativa de luz solar, lo que requiere sistemas de refrigeración y seguimiento más complejos, lo que podría aumentar los costos de energía.
¿Cuáles son los costos de la tecnología CPV?
Se prevé que la tecnología CPV se desarrolle y prospere en el mercado. Gracias a que se utilizan células solares mucho más pequeñas para convertir la luz concentrada, lo que implica el uso de materiales semiconductores fotovoltaicos mucho menos costosos, la tecnología CPV resulta más rentable. Además, la óptica del sistema está compuesta de vidrio y suele costar menos que las propias células.
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Para evitar el sobrecalentamiento localizado (puntos calientes), que puede dañar el material fotovoltaico, los sistemas CPV pueden generar temperaturas muy elevadas en la superficie de dicho material. Además, a altas temperaturas, la eficiencia termodinámica de la conversión fotovoltaica disminuye, por lo que algún tipo de refrigeración sería ventajosa.
Los métodos de refrigeración incluyen pasivos y activos. El enfriamiento activo no es necesario para las celdas CPV con relaciones de concentración bajas y medias debido a las temperaturas moderadas que se alcanzan. Se requieren disipadores de calor de alta capacidad para celdas de alta concentración a fin de evitar la degradación térmica de los materiales.
