Un concentratore è un modulo fotovoltaico dotato di elementi ottici, come le lenti di Fresnel, per focalizzare la luce solare su una cella solare con una superficie ridotta. La maggior parte degli impianti a concentratore deve seguire o essere orientata direttamente verso il sole. Sono in grado di moltiplicare il flusso di energia solare per centinaia di volte.
Utilizzando un concentratore, dirigere la luce sulle celle fotovoltaiche è un metodo per aumentare la produzione dai sistemi solari. Per questo scopo si possono usare collettori ottici di luce come lenti o specchi. Il fotovoltaico a condensazione è il nome dei sistemi fotovoltaici che sfruttano la luce focalizzata. Il CPV raccoglie la luce da una regione più ampia e la concentra su una cella solare con una superficie più piccola.
Che tipo di celle solari vengono utilizzate nella tecnologia CPV?
Nelle tecnologie CPV si possono utilizzare celle a giunzione multipla a bassa efficienza ; le celle al silicio, al CdTe e al CIGS (seleniuro di rame, indio e gallio) presentano l'efficienza più elevata. Queste celle a giunzione multipla hanno efficienze di campo intorno al 30% e hanno dimostrato di raggiungere un'efficienza fino al 40% in esperimenti di laboratorio.
Solo la radiazione a fascio diretto, non la radiazione diffusa, può essere impiegata dal CPV (diffusa da nubi e atmosfera). Pertanto, i luoghi con elevata irradianza normale diretta sono i migliori candidati per questi sistemi.
Il tracciamento solare è necessario per ottenere buone prestazioni delle celle e una concentrazione luminosa ottimale. Il tracciamento è particolarmente importante per i sistemi con elevate concentrazioni. Il CPV (Concentrazione di Potenza Fotovoltaica) può essere spesso suddiviso in tre categorie di concentrazione: bassa, media e alta.
Le celle a giunzione multipla, pur essendo in grado di catturare una quantità significativa di luce solare, richiedono sistemi di raffreddamento e inseguimento più complessi, il che potrebbe aumentare i costi energetici.
Quali sono i costi della tecnologia CPV?
Sul mercato, si prevede che la tecnologia CPV si svilupperà e prospererà. Poiché vengono utilizzate celle solari significativamente più piccole per convertire la luce concentrata, il che significa che si utilizza un materiale semiconduttore fotovoltaico molto meno costoso, la tecnologia CPV risulta più conveniente. Inoltre, le ottiche del sistema sono composte da vetro e in genere costano meno delle celle stesse.
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Per prevenire il surriscaldamento localizzato (punti caldi), che può danneggiare il materiale fotovoltaico, i sistemi CPV possono generare temperature notevolmente elevate sulla superficie del materiale stesso. Inoltre, ad alte temperature, l'efficienza termodinamica della conversione fotovoltaica diminuisce, pertanto un qualche tipo di raffreddamento risulterebbe vantaggioso.
I metodi di raffreddamento includono passivo e attivo. Il raffreddamento attivo non è richiesto per le celle CPV con bassi e medi rapporti di concentrazione a causa delle temperature modeste che vengono raggiunte. I dissipatori di calore ad alta capacità sono necessari per le celle ad alta concentrazione per prevenire la degradazione termica dei materiali.
