Een concentrator is een fotovoltaïsche module met optische elementen zoals Fresnel-lenzen om zonlicht te focussen op een zonnecel met een gereduceerd oppervlak. De meeste concentrator-arrays moeten de zon direct volgen of erop gericht zijn. Ze kunnen de energiestroom van zonlicht vermenigvuldigen met een factor honderden.
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?
Multi-junction-cellen met een lagere effectiviteit kunnen worden gebruikt in CPV-technologieën, silicium, CdTe en CIGS (koper indium gallium selenide) cellen hebben de hoogste efficiëntie. Deze multi-junction cellen hebben veldrendementen in het bereik van 30 procent en hebben tot 40 procent efficiëntie aangetoond in labexperimenten.
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.
Het volgen van de zon is noodzakelijk om goede celprestaties te verkrijgen voor optimale lichtconcentratie. Tracking is vooral belangrijk voor systemen met hoge concentraties. De CPV kan vaak worden onderverdeeld in drie concentratiecategorieën: laag, gemiddeld en hoog.
Multijunctiecellen een aanzienlijke hoeveelheid zonlicht kunnen opvangen, waardoor complexere koel- en volgsystemen nodig zijn, wat de energiekosten kan verhogen.
Wat zijn de kosten van CPV-technologie?
Op de markt wordt verwacht dat de CPV-technologie zich zal ontwikkelen en zal floreren. Omdat aanzienlijk kleinere zonne- cellen worden gebruikt om het geconcentreerde licht om te zetten, wat betekent dat er veel minder duur PV-halfgeleidermateriaal wordt gebruikt, CPV-technologie is kosteneffectiever. Bovendien zijn de optica van het systeem samengesteld uit glas en kosten ze doorgaans minder dan de cellen zelf.
Lees ook: Wat is geleiding?
Om plaatselijke oververhitting (hotspots) te voorkomen, die schadelijk kunnen zijn voor het PV-materiaal, worden CPV-systemen gebruikt kan dramatisch verhoogde temperaturen produceren op het oppervlak van het PV-materiaal. Bovendien neemt bij hoge temperaturen de thermodynamische efficiëntie van de fotovoltaïsche omzetting af, dus enige vorm van koeling zou voordelig 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.
