Een concentrator is een fotovoltaïsche module met optische elementen zoals Fresnel-lenzen om zonlicht te focussen op een zonnecel met een kleiner oppervlak. De meeste concentratorsystemen moeten de zon volgen of er direct op gericht zijn. Ze zijn in staat de energiestroom van zonlicht met een factor van honderden te vermenigvuldigen.
Met behulp van een concentrator is het richten van licht op de PV-cellen een methode om de output van zonnesystemen te vergroten. Optische lichtcollectoren zoals lenzen of spiegels kunnen hiervoor worden gebruikt. Condenserende fotovoltaïsche cellen zijn de naam voor de PV-systemen die profiteren van gefocust licht. De CPV verzamelt licht van een breder gebied en concentreert het op een zonnecel met een kleiner oppervlak.
Welk type zonnecellen worden gebruikt in de CPV-technologie?
Minder effectieve meerlaagse cellen kunnen worden gebruikt in CPV-technologieën ; silicium-, CdTe- en CIGS-cellen (koper-indium-galliumselenide) hebben het hoogste rendement. Deze meerlaagse cellen hebben een veldrendement van ongeveer 30 procent en hebben in laboratoriumexperimenten een rendement tot 40 procent laten zien.
Alleen directe bundelstraling - geen diffuse straling - kan worden gebruikt door de CPV (gediffuseerd van wolken en atmosfeer). Daarom zijn plaatsen met een hoge directe normale irradiantie de beste kandidaten voor deze systemen.
Zonvolging is noodzakelijk voor goede celprestaties bij optimale lichtconcentratie. Zonvolging is vooral belangrijk voor systemen met hoge concentraties. De CPV (Chemical Power Velocity) kan vaak worden onderverdeeld in drie concentratiecategorieën: laag, gemiddeld en hoog.
Multijunctiecellen kunnen een aanzienlijke hoeveelheid zonlicht opvangen, wat complexere koel- en volgsystemen vereist, en daardoor de energiekosten kan verhogen.
Wat zijn de kosten van CPV-technologie?
Naar verwachting zal de CPV-technologie zich verder ontwikkelen en floreren op de markt. Doordat er aanzienlijk kleinere zonnecellen worden gebruikt om het geconcentreerde licht om te zetten, wat betekent dat er veel goedkoper halfgeleidermateriaal voor fotovoltaïsche cellen nodig is, is de CPV-technologie kosteneffectiever. Bovendien bestaat de optiek van het systeem uit glas en is deze doorgaans goedkoper dan de cellen zelf.
Lees ook: Wat is geleidbaarheid?
Om plaatselijke oververhitting (hot spots) te voorkomen, die het PV-materiaal kunnen beschadigen, kunnen CPV-systemen de temperatuur aan het oppervlak van het PV-materiaal aanzienlijk verhogen . Bovendien neemt bij hoge temperaturen het thermodynamisch rendement van de fotovoltaïsche conversie af, waardoor een vorm van koeling voordelig zou zijn.
Koelmethoden omvatten passief en actief. Actieve koeling is niet vereist voor de CPV-cellen met lage en gemiddelde concentratieverhoudingen vanwege de bescheiden temperaturen die worden bereikt. Koellichamen met een hoge capaciteit zijn noodzakelijk voor cellen met een hoge concentratie om thermische degradatie van de materialen te voorkomen.
