Um concentrador é um módulo fotovoltaico com elementos ópticos, como lentes de Fresnel, para focalizar a luz solar em uma célula solar com área de superfície reduzida. A maioria dos conjuntos de concentradores deve seguir ou estar voltada diretamente para o sol. Eles são capazes de multiplicar o fluxo de energia solar por centenas de vezes.
Usando um concentrador, direcionar a luz para as células fotovoltaicas é um método de aumentar a saída dos sistemas solares. Coletores de luz óptica, como lentes ou espelhos, podem ser usados para isso. Fotovoltaicos de condensação são o nome dos sistemas fotovoltaicos que aproveitam a luz focada. O CPV coleta luz de uma região mais ampla e a concentra em uma célula solar com uma área de superfície menor.
Que tipo de células solares são usadas na tecnologia CPV?
Células de múltiplas junções com menor eficiência podem ser usadas em tecnologias CPV ; células de silício, CdTe e CIGS (seleneto de cobre, índio e gálio) apresentam a maior eficiência. Essas células de múltiplas junções têm eficiências de campo na faixa de 30% e demonstraram eficiência de até 40% em experimentos de laboratório.
Somente radiação de feixe direto — não radiação difusa — pode ser empregada pelo CPV (difundida de nuvens e atmosfera). Portanto, lugares com alta irradiação normal direta são os maiores candidatos para esses sistemas.
O rastreamento solar é necessário para obter um bom desempenho das células e, consequentemente, uma concentração de luz ideal. O rastreamento é especialmente importante para sistemas com altas concentrações de luz. Os sistemas CPV podem ser divididos em três categorias de concentração: baixa, média e alta.
As células multijunção têm a capacidade de captar uma quantidade significativa de luz solar, o que exige sistemas de refrigeração e rastreamento mais complexos e, consequentemente, pode aumentar os custos de energia.
Quais são os custos da tecnologia CPV?
No mercado, prevê-se que a tecnologia CPV se desenvolva e prospere. Como células solares significativamente menores são utilizadas para converter a luz concentrada, o que significa que se utiliza material semicondutor fotovoltaico muito mais barato, a tecnologia CPV é mais rentável. Além disso, a óptica do sistema é composta de vidro e normalmente custa menos do que as próprias células.
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Para evitar o superaquecimento localizado (pontos quentes), que pode danificar o material fotovoltaico, os sistemas CPV podem gerar temperaturas drasticamente elevadas na superfície do material. Além disso, em altas temperaturas, a eficiência termodinâmica da conversão fotovoltaica diminui, portanto, algum tipo de resfriamento seria vantajoso.
Os métodos de resfriamento incluem passivo e ativo. O resfriamento ativo não é necessário para as células CPV com taxas de concentração baixa e média por causa das temperaturas modestas que são alcançadas. Dissipadores de calor de alta capacidade são necessários para células de alta concentração para evitar a degradação térmica dos materiais.
