這就是所謂的高濃度光伏太陽能或英文HCPV或簡稱CPV(Hight Concentrated PhotoVoltaic)的首字母縮寫詞。20多年來，一些公司已經(jīng)開始研究這種可能性，目的是克服限制光伏發(fā)電最大限度的障礙之一; 光伏材料的高成本。如今，光伏集中已經(jīng)成為可用于電力生產(chǎn)的技術(shù)，并且作為清潔電力生成的替代方案。
HCPV的概念HCPV如何工作?
將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的所有太陽能光伏技術(shù)都基于半導(dǎo)體材料，由于其昂貴的制造系統(tǒng)而相對昂貴(盡管近年來成本急劇下降)。因此，為了獲得大量的電力，必須具有大面積的光伏面板，其在傳統(tǒng)的光伏概念中轉(zhuǎn)化為使用大量光伏材料，導(dǎo)致昂貴。
光伏集中技術(shù)或HCPV提出了一個巧妙的策略來面對這個問題并降低光伏發(fā)電的價格。因此，代替在面板的整個表面上提供昂貴的光伏材料，謀求集中它接收到的面板，通過經(jīng)濟(jì)元件如反射鏡和透鏡，一個或多個在面板的空間減小，這將在太陽光光伏材料可用的那些。這實(shí)現(xiàn)了更低量的光伏材料并顯著降低了成本。光伏材料將包含在太陽光子中的部分能量轉(zhuǎn)換成電脈沖。
沒有濃度的光伏太陽能電池板的太陽能捕獲方案。光伏材料覆蓋面板的整個表面
太陽能光伏太陽能電池板的太陽能捕獲方案。光伏材料僅覆蓋面板的一小部分區(qū)域。
通過要求更小面積的光伏材料，可以更有效地使用光伏技術(shù)將光轉(zhuǎn)換成電能。雖然更昂貴，但是這個數(shù)量非常小，其數(shù)量將超過其更高的價格。以這種方式，太陽能電池板由光伏電池獲得，與常規(guī)硅光伏電池的性能相比，其具有39%至41%的環(huán)境性能，其為約13%和19%。
總之，該技術(shù)通過使用更少數(shù)量的非常高效的光伏電池來尋求降低成本并同時提高性能
HCPV安裝的組件
高光伏聚光系統(tǒng)具有以下要素：
太陽輻射集中器 - 它可以是同心反射鏡或放大鏡透鏡，將落在它們上的太陽光聚集到光伏電池上。可達(dá)到這些元素的濃度因子范圍為500單位，1,000或甚至2,000。
光伏電池 - 位于反射焦點(diǎn)或鏡頭聚焦點(diǎn)。它是負(fù)責(zé)將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的元素。對于這種技術(shù)的光伏電池組成為每個轉(zhuǎn)換成日光的電磁頻譜的部分的電力優(yōu)化的不同材料的兩個或三個層(例如由GaInP /的GaInAs /鍺)的。結(jié)果是三層的結(jié)合使得太陽能的使用更有效，導(dǎo)致太陽能轉(zhuǎn)換的百分比更高。
方案光伏太陽能電池的三層 - 每種材料都利用了太陽的一部分電磁波譜(這里象征性地表示為彩虹)。最終結(jié)果是每個層的效率之和分別。
散熱器 - 高濃度的太陽輻射會產(chǎn)生很高的溫度。雖然太陽能電池技術(shù)系統(tǒng)濃度不會遭受與常規(guī)的高溫高性能硅光電退化，它是還需要到疏散多余的熱量。為此目的，銅和鋁板將多余的熱量散發(fā)到光伏電池。
太陽能跟蹤系統(tǒng) - 該技術(shù)為了光學(xué)地聚集太陽輻射，要求面板始終垂直于太陽。因此，采用這種技術(shù)的面板需要雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以持續(xù)監(jiān)控太陽在天空中的運(yùn)動。這些系統(tǒng)通常有兩個運(yùn)動軸，一個跟隨太陽，從東到西明顯位移，另一個在高度上。然而，存在其跟蹤系統(tǒng)僅具有垂直軸的示例，如稍后將看到的。
投資者 - 在許多情況下，他們被整合到監(jiān)控系統(tǒng)中。它是所有光伏系統(tǒng)的通用設(shè)備，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換面板中產(chǎn)生的直流電流，在適當(dāng)?shù)慕涣麟娭羞\(yùn)輸和分配。
根據(jù)用于面板中的濃縮技術(shù)的面板類型。
根據(jù)各個制造商在太陽光聚集中使用的技術(shù)，我們將市場上存在的HCPV面板的類型分為以下類型：
帶透鏡的面板 - 這種聚光太陽光的技術(shù)是通過透鏡進(jìn)行的，透鏡通過放大鏡效應(yīng)將太陽光聚集在光伏電池上。
因此，太陽能電池板的形狀類似于厚太陽能集熱器的形狀，并且被分成每個都帶有光伏電池的隔室。在它們上方是由小放大鏡組成的大透鏡，每個小放大鏡為內(nèi)部隔室的每個光伏電池集中光。
同心鏡的蜂巢板 - 在這種情況下，面板由許多小拋物面鏡組成，每個鏡子的焦點(diǎn)都有一個光伏電池。該概念類似于前一種情況，只是在這種情況下聚光的技術(shù)是通過反射。
迷你拋物面光伏電池。信用：©Solfocus
HCPV光伏板由同心鏡組成。信用：©Solfocus
拋物線 - 在這種情況下，它是大型拋物面盤，將太陽光聚集在光伏電池所在的焦點(diǎn)中。
拋物面板HCPV光伏板，信用：©Renovalia
并聯(lián)混合氣缸 - 在2010年馬德里的Solardecahtlon，其中一個家庭參加了具有拋物線濃縮技術(shù)的太陽能系統(tǒng)的競賽。該系統(tǒng)還與太陽能熱能混合。
反射器具有拋物線槽形狀，并且光伏電池布置在其線性軸上。雜交包括將焦線連接到光伏電池，水通過該管循環(huán)，其實(shí)現(xiàn)了冷卻光伏電池并同時獲得熱水的雙重功能。要說系統(tǒng)能夠同時提供電力和熱水。這個太陽能收集器只能在一整天內(nèi)上下移動以跟隨太陽的高度。
毫無疑問，它代表了該技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用的一個宏偉例子。
Napevomo住房?太陽能Decatlon
Napevomo濃縮拋物槽太陽能集熱器?
傳統(tǒng)的光伏發(fā)電與聚光光伏發(fā)電相比
為了成功使用，HCPV技術(shù)需要具有充足的直接太陽輻射的氣候，即全年幾乎沒有云。根據(jù)一些制造商，從大約1500千瓦時的年輻射/平方米/年，更有趣的光電技術(shù)的速率常規(guī)濃度(因?yàn)樗焕斫獾氖牵瑸閷?shí)現(xiàn)這一水平，需要的時間足夠數(shù)量的直接太陽輻射)。這個星球上最好的地方將是熱帶沙漠，如撒哈拉沙漠，中東，卡拉哈里，阿拉伯，澳大利亞，阿塔卡馬或索諾拉。在這些最佳位置之外，其他地區(qū)，如加利福尼亞，歐洲南部，也是合適的。非洲的北部和南部以及除赤道叢林地區(qū)以外的熱帶地區(qū)。根據(jù)這一原則，在世界其他地方，傳統(tǒng)的光伏技術(shù)更有趣。
的聚光光伏技術(shù)并不在陰天工作，因?yàn)殡m然光伏電池與間接輻射操作，這種材料在一個HCPV面板的存在是如此低，以致，與反射器越位，因?yàn)樗麄儾荒芗写祟愋偷墓猓a(chǎn)生的電量很少。
大多數(shù)制造商銷售可擴(kuò)展的模塊化系統(tǒng)(面板加跟蹤系統(tǒng)和逆變器)，可以配置從十幾千瓦到幾兆瓦的高濃度太陽能系統(tǒng)。通常，這種功率水平通常超過傳統(tǒng)家庭的電力需求，此外該設(shè)備很難整合到城市環(huán)境中。從這個意義上講，我們認(rèn)為傳統(tǒng)的光伏發(fā)電在家庭應(yīng)用中更加通用和靈活。也許在具有適當(dāng)氣候的社區(qū)設(shè)施的鄰居社區(qū)中，使用聚光光伏可能更方便。這種技術(shù)可以達(dá)到其最佳效用的地方始終在適當(dāng)?shù)臍夂驐l件下，工業(yè)應(yīng)用中或發(fā)電廠中。
目前，世界上有一些生產(chǎn)工廠，但目前幾乎沒有任何生產(chǎn)工廠能夠達(dá)到兆瓦級的電力。他們中的許多人都在實(shí)驗(yàn)工廠，包括Puerto Llano的ISFOC(集中光伏系統(tǒng)研究所)和西班牙的Almoguera或其他幾個在美國開展的工廠。其他一些植物已經(jīng)在研究之外發(fā)揮作用，例如在中國，摩洛哥，約旦或意大利進(jìn)行的一些植物。
盡管光伏太陽能HCPV似乎非常有前景，但它仍然沒有得到很大的擴(kuò)展。那么，我們將不得不等待，看看這種技術(shù)如何演變以及在不久的將來可以達(dá)到什么程度的擴(kuò)散
