فتوولتائیک متمرکز

فتوولتائیک کنسانتره ( CPV ) ( که به عنوان فتوولتائیک غلظتی نیز شناخته می شود ) یک فناوری فتوولتائیک است که از نور خورشید برق تولید می کند. برخلاف سیستم های معمولی فتوولتائیک، از عدسی ها یا آینه های منحنی برای تمرکز نور خورشید بر روی سلول های خورشیدی کوچک، پربازده و چند اتصالی ( MJ ) استفاده می کند. علاوه بر این، سیستم های CPV اغلب از ردیاب های خورشیدی و گاهی اوقات از یک سیستم خنک کننده استفاده می کنند تا بازده آنها بیشتر شود. تحقیق و توسعه در حال انجام است که به سرعت بهبود رقابت پذیری آنها در بخش در مقیاس ابزار و در مناطق بالا تابشی.
در سال ۲۰۱۶، تأسیسات تجمعی فتوولتائیک کنستانتره به ۳۵۰ مگاوات ( مگاوات ) رسیده است، یعنی کمتر از ۰٫۲٪ ظرفیت نصب شده جهانی ۲۳۰٬۰۰۰ مگاوات. سیستم های تجاری HCPV در شرایط استاندارد آزمایش ( با غلظت بالاتر از ۴۰۰ ) به بازده های آنی ( "نقطه ای" ) تا ۴۲٪ رسیده اند و آژانس بین المللی انرژی پتانسیل را برای افزایش کارایی این فناوری به ۵۰٪ می بیند اواسط دهه ۲۰۲۰ از دسامبر ۲۰۱۴، بهترین کارایی سلول آزمایشگاهی برای سلولهای MJ متمرکز کننده به ۴۶٪ ( چهار اتصال یا بیشتر ) رسیده است. در شرایط عملیاتی در فضای باز، بازده ماژول CPV از ۳۳٪ فراتر رفته است ( "یک سوم خورشید" ) . [ ۱] بازده AC در سطح سیستم در محدوده ۲۵–۲۸ است. تأسیسات CPV در چین، ایالات متحده، آفریقای جنوبی، ایتالیا و اسپانیا واقع شده است.
HCPV به طور مستقیم با انرژی خورشیدی متمرکز ( CSP ) رقابت می کند زیرا هر دو فناوری برای مناطقی با تابش مستقیم طبیعی بالا که به عنوان منطقه کمربند خورشید در ایالات متحده و موز طلایی در جنوب اروپا نیز شناخته می شوند، بهترین گزینه هستند. CPV و CSP علی رغم اینکه از ابتدا فناوری های ذاتی متفاوتی دارند، اغلب با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند: CPV از اثر فتوولتائیک برای تولید مستقیم برق از نور خورشید استفاده می کند، در حالی که CSP - که غالباً حرارتی خورشیدی متمرکز نامیده می شود - از گرمای حاصل از تابش خورشید برای بخار بخار برای ایجاد یک توربین ایجاد کنید، سپس با استفاده از یک ژنراتور برق تولید می کند. تا تاریخ ۲۰۱۲[ بروزرسانی] ، CSP هنوز بیشتر از CPV رایج است. [ ۲]
تحقیقات در مورد فتوولتائیک کنسانتره از اواسط دهه 1970 انجام شده است ، که در ابتدا با شوک انرژی ناشی از تحریم نفت خاورمیانه ایجاد شد. آزمایشگاه های ملی ساندیا در آلبوکرک ، نیومکزیکو محل بسیاری از کارهای اولیه بود ، با اولین سیستم غلظت فتوولتائیک مدرن مانند در اواخر دهه در آنجا تولید شد. اولین سیستم آنها یک سیستم متمرکز کننده خطی بود که از عدسی های اکریلیک Fresnel با تمرکز بر روی سلولهای سیلیکون خنک شده با آب و ردیابی دو محور استفاده شده بود. خنک سازی سلول با یک منبع گرما غیر فعال و استفاده از لنزهای Fresnel روی سیلیکون روی شیشه در سال 1979 توسط پروژه Ramón Areces در انستیتوی انرژی خورشیدی دانشگاه فنی مادرید نشان داده شد. پروژه 350 کیلوواتی SOLERAS در عربستان سعودی - بزرگترین پروژه بعد ساندیا مارتین از سال 1981 است. [ ۳] تحقیق و توسعه در دهه 1980 و 1990 بدون توجه صنعت ادامه داشتتا ا این که بهبود در کارایی سلول برای اقتصادی ساختن این فناوری ضروری شناخته شد. با این حال ، پیشرفت در فناوری های سلول مبتنی بر سیلیکون که توسط هم کنسانتره ها و هم تخت فتوولتایئک مورد استفاده قرار می گیرد ، نتوانست به نفع اقتصاد سطح CPV باشد. معرفی سلول های خورشیدی چند اتصالی که از اوایل سال 2000 شروع می شود ، تمایز مشخصی را ایجاد کرده است. بازده سلولهای MJ از 34٪ ( 3 اتصال ) به 46٪ ( 4 محل اتصال ) در سطح تولید در مقیاس تحقیق بهبود یافته است. تعداد قابل توجهی از پروژه های CPV چند مگاواتی نیز از سال 2010 در سراسر جهان به بهره برداری رسیده است. [ ۴] [ ۵]