Un concentrateur est un module photovoltaïque doté d'éléments optiques, comme des lentilles de Fresnel, qui concentrent la lumière du soleil sur une cellule solaire de surface réduite. La plupart des panneaux de concentrateurs doivent être orientés face au soleil. Ils permettent de multiplier le flux lumineux solaire par un facteur de plusieurs centaines.
L'utilisation d'un concentrateur, qui dirige la lumière vers les cellules photovoltaïques, permet d'augmenter le rendement des systèmes solaires. Des capteurs optiques de lumière, tels que des lentilles ou des miroirs, peuvent être utilisés à cet effet. Le photovoltaïque à condensation désigne les systèmes photovoltaïques qui exploitent la lumière focalisée. Le CPV capte la lumière d'une zone plus large et la concentre sur une cellule solaire de plus petite surface.
Quels types de cellules solaires sont utilisées dans la technologie CPV ?
Les cellules multijonctions à faible rendement peuvent être utilisées dans les technologies CPV . Les cellules en silicium, CdTe et CIGS (séléniure de cuivre, d'indium et de gallium) présentent le rendement le plus élevé. Ces cellules multijonctions affichent des rendements sur le terrain de l'ordre de 30 % et ont démontré des rendements allant jusqu'à 40 % lors d'expériences en laboratoire.
Le CPV ne peut utiliser que le rayonnement direct (diffusé par les nuages et l'atmosphère), et non le rayonnement diffus. Par conséquent, les zones à fort rayonnement direct normal sont les mieux adaptées à ces systèmes.
Le suivi solaire est indispensable pour optimiser le rendement des cellules photovoltaïques et la concentration lumineuse. Il est particulièrement important pour les systèmes à forte concentration. Les systèmes CPV se divisent généralement en trois catégories de concentration : faible, moyenne et élevée.
Les cellules multijonctions , capables de capter une quantité importante de lumière solaire, nécessitent des systèmes de refroidissement et de suivi plus complexes, ce qui pourrait augmenter les coûts énergétiques.
Quels sont les coûts de la technologie CPV ?
Le marché devrait connaître un développement et une croissance importants grâce à la technologie CPV. L'utilisation de cellules solaires beaucoup plus petites pour convertir la lumière concentrée permet de réduire considérablement le coût des matériaux semi-conducteurs photovoltaïques, ce qui rend la technologie CPV plus rentable. De plus, les composants optiques du système sont en verre et coûtent généralement moins cher que les cellules elles-mêmes.
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Afin de prévenir la surchauffe localisée (points chauds), susceptible d'endommager le matériau photovoltaïque, les systèmes CPV peuvent générer des températures très élevées à la surface de ce matériau. De plus, à haute température, le rendement thermodynamique de la conversion photovoltaïque diminue ; un système de refroidissement est donc avantageux.
Les méthodes de refroidissement comprennent les modes passif et actif. Le refroidissement actif n'est pas nécessaire pour les cellules CPV à faible et moyenne concentration en raison des températures modestes atteintes. Des dissipateurs thermiques de grande capacité sont nécessaires pour les cellules à forte concentration afin d'éviter la dégradation thermique des matériaux.
