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，并且作為清潔電力生成的替代方案。

HCPV的概念HCPV如何工作?

將太陽光轉化為電能的所有太陽能光伏技術都基于半導體材料，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)的光伏概念中轉化為使用大量光伏材料，導致昂貴。

光伏集中技術或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將光轉換成電能。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 - 位于反射焦點或鏡頭聚焦點。它是負責將太陽光轉化為電能的元素。對于這種技術的光伏電池組成為每個轉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。結果是三層的結合使得太陽能的使用更有效，導致太陽能轉換的百分比更高。

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) - 該技術為了光學地聚集太陽輻射，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動。這些系統(tǒng)通常有兩個運動軸，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)的通用設備，負責轉換面板中產(chǎn)生的直流電流，在適當?shù)慕涣麟娭羞\輸和分配。

根據(jù)用于面板中的濃縮技術的面板類型。

根據(jù)各個制造商在太陽光聚集中使用的技術，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是通過透鏡進行的，透鏡通過放大鏡效應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，它代表了該技術在國內(nèi)應用的一個宏偉例子。

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，更有趣的光電技術的速率常規(guī)濃度(因為它被理解的是，為實現(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)的光伏技術更有趣。

的聚光光伏技術并不在陰天工作，因為雖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，因為他們不能集中此類型的光，它產(chǎn)生的電量很少。

大多數(shù)制造商銷售可擴展的模塊化系統(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，此外該設備很難整合到城市環(huán)境中。從這個意義上講，我們認為傳統(tǒng)的光伏發(fā)電在家庭應用中更加通用和靈活。也許在具有適當氣候的社區(qū)設施的鄰居社區(qū)中，使用聚光光伏可能更方便。這種技術可以達到其最佳效用的地方始終在適當?shù)臍夂驐l件下，工業(yè)應用中或發(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)工廠能夠達到兆瓦級的電力。他們中的許多人都在實驗工廠，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展。那么，我們將不得不等待，看看這種技術如何演變以及在不久的將來可以達到什么程度的擴散