ध्यान केंद्रित फोटोवोल्टिक्स

कंसेंटेटर फोटोवोल्टिक्स (सीपीवी) (जिसे एकाग्रता फोटोवोल्टिक्स के रूप में भी जाना जाता है) एक फोटोवोल्टिक तकनीक है जो सूरज की रोशनी से बिजली उत्पन्न करती है। परंपरागत फोटोवोल्टिक प्रणालियों के विपरीत, यह छोटे, लेकिन अत्यधिक कुशल, बहु-जंक्शन (एमजे) सौर कोशिकाओं पर सूर्य की रोशनी पर ध्यान केंद्रित करने के लिए लेंस और घुमावदार दर्पण का उपयोग करता है। इसके अलावा, सीपीवी सिस्टम अक्सर सौर ट्रैकर्स और कभी-कभी अपनी दक्षता बढ़ाने के लिए शीतलन प्रणाली का उपयोग करते हैं .:30 निरंतर अनुसंधान और विकास यूटिलिटी-स्केल सेगमेंट में और उच्च विद्रोह के क्षेत्रों में अपनी प्रतिस्पर्धात्मकता में तेजी से सुधार कर रहा है। इस तरह सौर प्रौद्योगिकी का उपयोग छोटे क्षेत्रों में किया जा सकता है।

उच्च सांद्रता फोटोवोल्टिक्स (एचसीपीवी) का उपयोग करने वाले सिस्टम विशेष रूप से निकट भविष्य में प्रतिस्पर्धी बनने की क्षमता रखते हैं। उनके पास सभी मौजूदा पीवी प्रौद्योगिकियों की उच्चतम दक्षता है, और एक छोटी फोटोवोल्टिक सरणी भी सिस्टम लागतों के संतुलन को कम कर देती है। वर्तमान में, पीवी रूफटॉप सेगमेंट में सीपीवी का उपयोग नहीं किया जाता है और परंपरागत पीवी सिस्टम से काफी कम आम है। 2000 किलोवाट घंटे (केडब्ल्यूएच) प्रति वर्ग मीटर या उससे अधिक के उच्च वार्षिक प्रत्यक्ष सामान्य अपरिवर्तनीय क्षेत्रों वाले क्षेत्रों के लिए, बिजली की स्तरीय लागत $ 0.08- $ 0.15 प्रति किलोवाट की सीमा में है और 10 मेगावाट सीपीवी बिजली संयंत्र के लिए स्थापना लागत थी प्रति वाट-पीक (डब्ल्यूपी) € 1.40- € 2.20 (~ $ 1.50- $ 2.30) के बीच झूठ बोलने के लिए पहचाना गया।

2016 में, संचयी सीपीवी प्रतिष्ठान 350 मेगावाट (मेगावाट) तक पहुंच गए, 230,000 मेगावाट की वैश्विक स्थापित क्षमता का 0.2% से कम। वाणिज्यिक एचसीपीवी सिस्टम मानक परीक्षण शर्तों (400 से ऊपर एकाग्रता स्तर के साथ) के तहत 42% तक तात्कालिक (“स्पॉट”) क्षमता तक पहुंच गए हैं और अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी 2020 के मध्य तक इस तकनीक की दक्षता में 50% तक बढ़ने की क्षमता देखती है। दिसंबर 2014 तक, सांद्रता एमजे-कोशिकाओं के लिए सबसे अच्छी प्रयोगशाला सेल दक्षता 46% (चार या अधिक जंक्शन) तक पहुंच गई। आउटडोर, ऑपरेटिंग परिस्थितियों में, सीपीवी मॉड्यूल क्षमता 33% (“सूरज का एक तिहाई”) से अधिक हो गई है। सिस्टम-स्तरीय एसी क्षमता 25-28% की सीमा में हैं।सीपीवी प्रतिष्ठान चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, दक्षिण अफ्रीका, इटली और स्पेन में स्थित हैं।

एचसीपीवी सीधे केंद्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) के साथ प्रतिस्पर्धा करता है क्योंकि दोनों प्रौद्योगिकियां उच्च प्रत्यक्ष सामान्य अपरिवर्तनीय क्षेत्रों वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त होती हैं, जिन्हें संयुक्त राज्य अमेरिका में सन बेल्ट क्षेत्र और दक्षिणी यूरोप में गोल्डन केले के रूप में भी जाना जाता है। शुरूआत से आंतरिक रूप से अलग-अलग प्रौद्योगिकियों के बावजूद सीपीवी और सीएसपी अक्सर एक दूसरे के साथ भ्रमित होते हैं: सीपीवी फोटोवोल्टिक प्रभाव का उपयोग सीधे सूर्य की रोशनी से बिजली उत्पन्न करने के लिए करता है, जबकि सीएसपी – जिसे अक्सर केंद्रित सौर तापीय कहा जाता है – सूर्य के विकिरण से गर्मी का उपयोग करता है एक टरबाइन ड्राइव करने के लिए भाप बनाते हैं, जो तब जनरेटर का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करता है। वर्तमान में, सीएसपी सीपीवी से अधिक आम है।

इतिहास
सांद्रता फोटोवोल्टिक्स में अनुसंधान 1 9 70 के दशक के मध्य से हुआ है, शुरुआत में एक मध्यस्थ तेल प्रतिबंध से ऊर्जा झटके से प्रेरित हुआ। अल्बुकर्क, न्यू मैक्सिको में सैंडिया नेशनल लेबोरेटरीज, शुरुआती काम के लिए साइट थी, जिसने दशक में देर से उत्पादित पहली आधुनिक-जैसी फोटोवोल्टिक सांद्रता प्रणाली के साथ साइट बनाई थी। उनकी पहली प्रणाली एक रैखिक-गंध सांद्रता प्रणाली थी जो पानी के ठंडा सिलिकॉन कोशिकाओं और दो धुरी ट्रैकिंग पर ध्यान केंद्रित करने वाले बिंदु फोकस एक्रिलिक फ्रेस्नेल लेंस का उपयोग करती थी। एक निष्क्रिय गर्मी सिंक के साथ सेल शीतलन 1 9 7 9 में रामन एरिस द्वारा प्रदर्शित किया गया था। सऊदी अरब में 350 किलोवाट सोलेरस परियोजना – कई वर्षों बाद तक सबसे बड़ा- 1 9 81 में सैंडिया / मार्टिन मारिएटा द्वारा निर्मित किया गया था।

1 9 80 और 1 99 0 के दशक के दौरान महत्वपूर्ण उद्योग ब्याज के बिना अनुसंधान और विकास जारी रहा। सेल दक्षता में सुधार जल्द ही प्रौद्योगिकी को आर्थिक बनाने के लिए आवश्यक माना गया था। हालांकि सांद्रता और फ्लैट पीवी दोनों द्वारा उपयोग की जाने वाली सी-आधारित सेल प्रौद्योगिकियों में सुधार सीपीवी के सिस्टम-स्तरीय अर्थशास्त्र के पक्ष में विफल रहा। 2000 के दशक की शुरुआत में शुरू होने वाले तृतीय-वी मल्टी-जंक्शन सौर कोशिकाओं के परिचय के बाद से एक स्पष्ट अंतर प्रदान किया गया है। अनुसंधान-पैमाने के उत्पादन के स्तर पर एमजे सेल क्षमता 34% (3-जंक्शन) से 46% (4-जंक्शन) तक बढ़ी है .:14 2010 से बहु-मेगावाट सीपीवी परियोजनाओं की एक बड़ी संख्या भी दुनिया भर में शुरू की गई है।

चुनौतियां
आधुनिक सीपीवी सिस्टम अत्यधिक केंद्रित सूरज की रोशनी (यानी सैकड़ों सूरज के बराबर एकाग्रता स्तर) में सबसे कुशलता से संचालित होते हैं, जब तक कि सौर सेल को गर्मी सिंक के उपयोग के माध्यम से ठंडा रखा जाता है। डिफ्यूज लाइट, जो बादल और उथल-पुथल स्थितियों में होता है, केवल पारंपरिक ऑप्टिकल घटकों (यानी मैक्रोस्कोपिक लेंस और दर्पण) का उपयोग करके अत्यधिक केंद्रित नहीं किया जा सकता है। फ़िल्टर किए गए प्रकाश, जो आलसी या प्रदूषित स्थितियों में होते हैं, में वर्णक्रमीय भिन्नताएं होती हैं जो स्पेक्ट्रलली “ट्यूनेड” बहु-जंक्शन (एमजे) फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के श्रृंखला-जुड़े जंक्शनों के भीतर उत्पन्न विद्युतीय धाराओं के बीच विसंगति उत्पन्न करती हैं। वायुमंडलीय परिस्थितियों आदर्श से कम होने पर इन सीपीवी सुविधाओं में बिजली उत्पादन में तेजी से कमी आती है।

परंपरागत पीवी सिस्टम की तुलना में प्रति रेटेड वाट के बराबर या अधिक ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए, सीपीवी सिस्टम उन क्षेत्रों में स्थित होना चाहिए जो भरपूर प्रत्यक्ष सूर्यप्रकाश प्राप्त करते हैं। यह आम तौर पर 5.5-6 किलोवाट / मीटर <sup> 2 </ sup> / day या 2000kWh / m <sup> 2 </ sup> / yr से अधिक औसत डीएनआई के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है। । अन्यथा, वार्षिक डीएनआई बनाम जीएनआई / जीएचआई अपरिवर्तनीय डेटा के मूल्यांकन ने निष्कर्ष निकाला है कि पारंपरिक पीवी को अभी भी दुनिया के अधिकांश क्षेत्रों में उपलब्ध सीपीवी प्रौद्योगिकी की तुलना में समय के साथ बेहतर प्रदर्शन करना चाहिए।

सीपीवी शक्तियां सीपीवी कमजोरियों
प्रत्यक्ष सामान्य irradiance के तहत उच्च क्षमता एचसीपीवी फैलाने वाले विकिरण का उपयोग नहीं कर सकता है। एलसीपीवी केवल फैलाने वाले विकिरण के एक अंश का उपयोग कर सकते हैं।
विनिर्माण पूंजी के प्रति वाट कम लागत एमजे सौर कोशिकाओं का पावर आउटपुट वायुमंडलीय परिस्थितियों को बदलने के कारण विकिरण स्पेक्ट्रा में बदलावों के प्रति अधिक संवेदनशील है।
कम तापमान गुणांक पर्याप्त सटीकता और विश्वसनीयता के साथ ट्रैकिंग की आवश्यकता है।
निष्क्रिय ठंडा सिस्टम के लिए कोई ठंडा पानी की आवश्यकता नहीं है साइट पर निर्भर करता है कि भिगोने के नुकसान को कम करने के लिए लगातार सफाई की आवश्यकता हो सकती है
सक्रिय कूलिंग के साथ सिस्टम के लिए अपशिष्ट गर्मी का अतिरिक्त उपयोग संभव है (इगर्ज मिरर सिस्टम) सीमित बाजार – केवल उच्च डीएनआई वाले क्षेत्रों में उपयोग किया जा सकता है, छत पर आसानी से स्थापित नहीं किया जा सकता है
मॉड्यूलर – केडब्ल्यू से जीडब्ल्यू स्केल बिजली उत्पादन के लिए प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों की मजबूत लागत में कमी
(दो अक्ष) ट्रैकिंग के कारण पूरे दिन बढ़ी हुई और स्थिर ऊर्जा उत्पादन बैंकबिलिटी और धारणा मुद्दे
कम ऊर्जा भुगतान समय उत्पादन के इतिहास के बिना नई पीढ़ी की प्रौद्योगिकियां (इस प्रकार जोखिम में वृद्धि हुई)
भूमि के संभावित डबल उपयोग जैसे कृषि, कम पर्यावरणीय प्रभाव ऑप्टिकल नुकसान
लागत में कमी के लिए उच्च क्षमता प्रौद्योगिकी मानकीकरण की कमी
स्थानीय विनिर्माण के अवसर
अर्धचालक कीमतों में भिन्नता के कारण छोटे सेल आकार मॉड्यूल मूल्य में बड़ी उतार-चढ़ाव को रोक सकते हैं
एकल-जंक्शन फ्लैट प्लेट सिस्टम की तुलना में भविष्य में दक्षता में वृद्धि के लिए ग्रेटर क्षमता से भूमि क्षेत्र के उपयोग, बीओएस लागत और बीओपी लागत में अधिक सुधार हो सकता है।
स्रोत: सीपीवी रिपोर्ट की वर्तमान स्थिति, जनवरी 2015. तालिका 2: सीपीवी की ताकत और कमजोरियों का विश्लेषण।

निरंतर अनुसंधान और विकास
एक दशक से अधिक समय तक 20 से अधिक देशों में सीपीवी अनुसंधान और विकास का पीछा किया गया है। वार्षिक सीपीवी-एक्स सम्मेलन श्रृंखला ने विश्वविद्यालय, सरकारी प्रयोगशाला, और उद्योग प्रतिभागियों के बीच प्राथमिक नेटवर्किंग और विनिमय मंच के रूप में कार्य किया है। सरकारी एजेंसियों ने कई विशिष्ट तकनीकी जोरों को प्रोत्साहित करना जारी रखा है।

एआरपीए-ई ने मौजूदा सीपीवी प्रौद्योगिकी के स्थान और व्यय चुनौतियों का मुकाबला करने के लिए मोसाइक कार्यक्रम (एकीकृत एकाग्रता के साथ माइक्रोस्कोले ऑप्टिमाइज्ड सौर-सेल एरे) के लिए 2015 के अंत में अनुसंधान एवं विकास डी के पहले दौर की घोषणा की। जैसा कि कार्यक्रम विवरण में बताया गया है: “मोसाइक परियोजनाओं को तीन श्रेणियों में बांटा गया है: पूर्ण प्रणाली जो लागत दक्षिण अमेरिका के धूप वाले क्षेत्रों जैसे क्षेत्रों में माइक्रो-सीपीवी को प्रभावी ढंग से एकीकृत करती है, जिनमें उच्च प्रत्यक्ष सामान्य घटना (डीएनआई) सौर विकिरण होता है; पूर्ण प्रणाली अमेरिका पूर्वोत्तर और मिडवेस्ट के क्षेत्रों जैसे क्षेत्रों पर लागू होते हैं, जिनमें कम डीएनआई सौर विकिरण या उच्च फैलाव सौर विकिरण होता है और अवधारणाएं जो तकनीकी चुनौतियों के आंशिक समाधान की तलाश करती हैं। ”

यूरोप में सीपीवीएमएटीएचसी प्रोग्राम (उच्चतम क्षमताओं के लिए उन्नत टेक्नोलॉजीज और सेल का उपयोग कर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल को ध्यान में रखते हुए) “सैद्धांतिक सीमाओं के करीब एचसीपीवी मॉड्यूल के व्यावहारिक प्रदर्शन को लाने” का लक्ष्य है। 201 9 तक प्राप्त करने योग्य क्षमता लक्ष्यों को कोशिकाओं के लिए 48% और मॉड्यूल के लिए 40% & gt; 800x एकाग्रता के रूप में पहचाना जाता है।

ऑस्ट्रेलियाई नवीकरणीय ऊर्जा एजेंसी (एआरईएनए) ने रेजेन द्वारा विकसित एचसीपीवी प्रौद्योगिकी के आगे व्यावसायीकरण के लिए 2017 में अपना समर्थन बढ़ाया। उनके 250 किलोवाट घने सरणी रिसीवर 40.4% की पीवी दक्षता के साथ अब तक बनाए गए सबसे शक्तिशाली सीपीवी रिसीवर हैं और उपयोग करने योग्य ताप सह-उत्पादन शामिल हैं।

ऑप्टिकल डिजाइन
सीपीवी के लिए मैक्रोस्कोपिक सनलाइट सांद्रता का डिज़ाइन एक बहुत विशिष्ट ऑप्टिकल डिज़ाइन समस्या पेश करता है, जिसमें सुविधाओं के साथ यह किसी अन्य ऑप्टिकल डिज़ाइन से अलग होता है। इसे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त होना चाहिए, उच्च सांद्रता में सक्षम होना, विनिर्माण के लिए असंवेदनशील और त्रुटियों को बढ़ाना, और सेल की समान रोशनी प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए। इन सभी कारणों से सीपीवी के लिए सबसे उपयुक्त ऑप्टिमिंग ऑप्टिक्स बनाते हैं।

बहुत कम सांद्रता के लिए, गैर-ऑप्टिक्स ऑप्टिक्स के व्यापक स्वीकृति कोण सक्रिय सौर ट्रैकिंग की आवश्यकता से बचते हैं। मध्यम और उच्च सांद्रता के लिए, एक व्यापक स्वीकृति कोण को इस प्रणाली के रूप में देखा जा सकता है कि पूरे सिस्टम में ऑप्टिक कितना सहिष्णु है। व्यापक स्वीकृति कोण से शुरू करना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ट्रैकिंग त्रुटियों को समायोजित करने में सक्षम होना चाहिए, हवा के कारण सिस्टम की गति, अपूर्ण रूप से निर्मित ऑप्टिक्स, अपूर्ण रूप से एकत्रित घटक, सहायक संरचना की सीमित कठोरता या उम्र बढ़ने के कारण इसके विकृति अन्य कारक। ये सभी शुरुआती स्वीकृति कोण को कम करते हैं और, जब वे सभी में फैक्टर होते हैं, तब भी सिस्टम सूरज की रोशनी के परिमित कोणीय एपर्चर को पकड़ने में सक्षम होना चाहिए।

दक्षता
सभी सीपीवी प्रणालियों में एक केंद्रित ऑप्टिक और सौर सेल होता है। आम तौर पर, सक्रिय सौर ट्रैकिंग आवश्यक है।कम सांद्रता प्रणालियों में अक्सर एक साधारण बूस्टर परावर्तक होता है, जो गैर-सांद्रता पीवी सिस्टम से 30% से अधिक सौर विद्युत उत्पादन में वृद्धि कर सकता है। कनाडा में ऐसे एलसीपीवी सिस्टम के प्रायोगिक परिणामों के परिणामस्वरूप प्रिज्मेटिक ग्लास के लिए 40% से अधिक ऊर्जा लाभ और पारंपरिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन पीवी मॉड्यूल के लिए 45%।

अर्धचालक गुण सौर कोशिकाओं को केंद्रित प्रकाश में अधिक कुशलता से संचालित करने की अनुमति देते हैं, जब तक कि सेल जंक्शन तापमान उपयुक्त गर्मी सिंक द्वारा ठंडा रखा जाता है। आने वाले वर्षों में 50% तक पहुंचने की क्षमता के साथ अनुसंधान में विकसित बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की क्षमता आज 44% है। एकाग्रता के तहत सैद्धांतिक सीमित दक्षता 5 जंक्शनों के लिए 65% तक पहुंचती है, जो संभावित व्यावहारिक अधिकतम है।

प्रकार
सीपीवी सिस्टम को “सूर्य” (आवर्धन का वर्ग) में मापा गया, उनके सौर एकाग्रता की मात्रा के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।

कम एकाग्रता पीवी (एलसीपीवी)
कम सांद्रता पीवी 2-100 सूरज की सौर एकाग्रता वाली प्रणाली होती है। आर्थिक कारणों से, परंपरागत या संशोधित सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, और, इन सांद्रता पर, गर्मी प्रवाह इतना कम होता है कि कोशिकाओं को सक्रिय रूप से ठंडा होने की आवश्यकता नहीं होती है। अब मॉडलिंग और प्रयोगात्मक सबूत हैं कि मानक सौर मॉड्यूल को एकाग्रता स्तर कम होने पर अभी भी किसी भी संशोधन, ट्रैकिंग या शीतलन की आवश्यकता नहीं है और फिर भी 35% या उससे अधिक के उत्पादन में वृद्धि हुई है।

मध्यम एकाग्रता पीवी
100 से 300 सूरज की सांद्रता से, सीपीवी सिस्टम को दो अक्षीय सौर ट्रैकिंग और शीतलन (चाहे निष्क्रिय या सक्रिय) की आवश्यकता होती है, जो उन्हें अधिक जटिल बनाता है।

उच्च सांद्रता फोटोवोल्टिक्स (एचसीपीवी)
उच्च सांद्रता फोटोवोल्टिक्स (एचसीपीवी) सिस्टम डिश परावर्तक या फ्रेशनेल लेंस से युक्त ध्यान केंद्रित ऑप्टिक्स को नियोजित करते हैं जो सूरज की रोशनी को 1000 सूरज या उससे अधिक की तीव्रता पर केंद्रित करते हैं। सौर कोशिकाओं को थर्मल विनाश को रोकने और तापमान से संबंधित विद्युत प्रदर्शन और जीवन प्रत्याशा हानि को प्रबंधित करने के लिए उच्च क्षमता वाले गर्मी सिंक की आवश्यकता होती है। केंद्रित शीतलन डिजाइन को आगे बढ़ाने के लिए, गर्मी सिंक निष्क्रिय होना चाहिए, अन्यथा सक्रिय शीतलन के लिए आवश्यक शक्ति समग्र रूपांतरण दक्षता और अर्थव्यवस्था को कम कर देगी। बहु-जंक्शन सौर कोशिकाओं को वर्तमान में एकल जंक्शन कोशिकाओं पर पसंद किया जाता है, क्योंकि वे अधिक कुशल होते हैं और कम तापमान गुणांक (तापमान में वृद्धि के साथ दक्षता में कम नुकसान) होता है। दोनों प्रकार के कोशिकाओं की दक्षता में वृद्धि हुई है; बहु-जंक्शन दक्षता तेजी से बढ़ती है। अंतरिक्ष-आधारित उपग्रहों पर मूल रूप से गैर-केंद्रित पीवी के लिए डिज़ाइन किए गए बहु-जंक्शन सौर कोशिकाओं को सीपीवी (आम तौर पर 500 ए / सेमी 2 पर 500 सूर्य) के साथ होने वाली उच्च-वर्तमान घनत्व के कारण फिर से डिज़ाइन किया गया है। यद्यपि बहु-जंक्शन सौर कोशिकाओं की लागत उसी क्षेत्र की पारंपरिक सिलिकॉन कोशिकाओं की लगभग 100 गुना है, लेकिन नियोजित छोटे सेल क्षेत्र प्रत्येक प्रणाली में कोशिकाओं की सापेक्ष लागत को तुलनीय बनाता है और सिस्टम अर्थशास्त्र बहु-जंक्शन कोशिकाओं का पक्ष लेता है। बहु-जंक्शन सेल दक्षता अब उत्पादन कोशिकाओं में 44% तक पहुंच गई है।

ऊपर दिया गया 44% मान “मानक परीक्षण शर्तों” के रूप में जाने वाली स्थितियों के एक विशिष्ट सेट के लिए है। इनमें एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम, एक घटना ऑप्टिकल पावर 850 डब्लू / एम², और 25 डिग्री सेल्सियस का सेल तापमान शामिल है।एक सांद्रता प्रणाली में, सेल आमतौर पर परिवर्तनीय स्पेक्ट्रम, कम ऑप्टिकल पावर, और उच्च तापमान की शर्तों के तहत काम करेगा। प्रकाश को ध्यान में रखने के लिए आवश्यक प्रकाशिकी में 75-90% की सीमा में सीमित दक्षता है। इन कारकों को ध्यान में रखते हुए, एक 44% बहु-जंक्शन सेल को शामिल करने वाला एक सौर मॉड्यूल डीसी दक्षता 36% के आसपास प्रदान कर सकता है। इसी तरह की स्थितियों में, क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल 18% से कम की दक्षता प्रदान करेगा।

जब उच्च दक्षता बहु-जंक्शन सौर कोशिकाओं के मामले में उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है (500-1000 गुना), यह संभावना है कि पर्याप्त स्वीकृति कोण के साथ इस तरह की एकाग्रता प्राप्त करने के लिए सिस्टम स्तर पर व्यावसायिक सफलता के लिए यह महत्वपूर्ण होगा । यह सभी घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन में सहिष्णुता की अनुमति देता है, मॉड्यूल संयोजन और सिस्टम स्थापना को आराम देता है, और संरचनात्मक तत्वों की लागत को कम करता है। चूंकि सीपीवी का मुख्य लक्ष्य सौर ऊर्जा को सस्ती बनाना है, इसलिए केवल कुछ सतहों का उपयोग किया जा सकता है। तत्वों की संख्या घटाना और उच्च स्वीकृति कोण प्राप्त करना, ऑप्टिकल सतहों की प्रोफाइल, मॉड्यूल संयोजन, स्थापना, सहायक संरचना इत्यादि की सटीकता जैसे ऑप्टिकल और यांत्रिक आवश्यकताओं को आराम से किया जा सकता है। इस अंत में, सनशाइप मॉडलिंग में सुधार सिस्टम डिज़ाइन चरण उच्च सिस्टम क्षमता का कारण बन सकता है।

अधिष्ठापन
ध्यान केंद्रित फोटोवोल्टिक्स प्रौद्योगिकी ने पिछले कई सालों में सौर उद्योग में अपनी उपस्थिति स्थापित की है। 2006 में स्पेन में 1 मेगावॉट के स्तर से अधिक पहला सीपीवी बिजली संयंत्र शुरू किया गया था। 2015 के अंत तक, दुनिया भर में सीपीवी बिजली संयंत्रों की संख्या 350 मेगावाट की कुल स्थापित क्षमता के लिए जिम्मेदार थी। पिछले छह वर्षों में एकत्रित फ़ील्ड डेटा भी लंबी अवधि की सिस्टम विश्वसनीयता के लिए संभावनाओं को बेंचमार्क करना शुरू कर रहा है।

उभरते सीपीवी सेगमेंट में पिछले दशक में पीवी इंस्टॉलेशन के लिए तेजी से बढ़ते उपयोगिता बाजार का ~ 0.1% शामिल है। दुर्भाग्यवश, 2015 के अंत तक, सीपीवी उद्योग विकास के लिए निकट अवधि के दृष्टिकोण ने सबसे बड़ी सीपीवी विनिर्माण सुविधाओं को बंद करने के साथ फीका है: सनकोर, सोएटेक, आमोनिक्स और सोलफोकस सहित। फिर भी, समग्र पीवी उद्योग के लिए विकास दृष्टिकोण मजबूत दिख रहा है।

बड़े सीपीवी सिस्टम की सूची
वर्तमान में ऑपरेशन में सबसे बड़ा सीपीवी पावर प्लांट 80 मेगावाट क्षमता है जो गोल्मुड, चीन में स्थित है, जो सनकोर फोटोवोल्टिक्स द्वारा होस्ट किया गया है।

बिजलीघर क्षमता (मेगावाटपी ) स्थान विक्रेता / बिल्डर
गोलमुड 2 79.83 गोलमुड / क़िंगहाई प्रांत / चीन में Suncore
गोलमुड 1 57.96 गोलमुड / क़िंगहाई प्रांत / चीन में Suncore
Touwsrivier 44.19 Touwsrivier / पश्चिमी केप / दक्षिण अफ्रीका में Soitec
अलामोसा सौर परियोजना 35.28 अलामोसा, कोलोराडो / सैन लुइस घाटी / संयुक्त राज्य अमेरिका में Amonix
स्रोत: सीपीवी कंसोर्टियम

केंद्रित फोटोवोल्टिक्स और थर्मल
कंसेंटेटर फोटोवोल्टिक्स और थर्मल (सीपीवीटी), जिसे कभी-कभी संयुक्त गर्मी और पावर सौर (सीएएपीएस) या हाइब्रिड थर्मल सीपीवी कहा जाता है, सांद्रता फोटोवोल्टिक्स के क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली एक सहजनन या सूक्ष्म सहजनन तकनीक है जो उसी प्रणाली के भीतर उपयोग करने योग्य गर्मी और बिजली का उत्पादन करती है। 100 से अधिक सूरज (एचसीपीवीटी) की उच्च सांद्रता पर सीपीवीटी एचसीपीवी के समान घटकों का उपयोग करता है, जिसमें दोहरी-अक्ष ट्रैकिंग और बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक कोशिकाएं शामिल हैं। एक द्रव सक्रिय रूप से एकीकृत थर्मल-फोटोवोल्टिक रिसीवर को ठंडा करता है, और साथ ही एकत्रित गर्मी को स्थानांतरित करता है।

आम तौर पर, एक या अधिक रिसीवर और एक हीट एक्सचेंजर एक बंद थर्मल पाश के भीतर काम करता है। कुशल समग्र संचालन को बनाए रखने और थर्मल रनवे से क्षति से बचने के लिए, एक्सचेंजर के द्वितीयक तरफ से गर्मी की मांग लगातार उच्च होनी चाहिए। ऐसी इष्टतम परिचालन स्थितियों के तहत, संग्रह क्षमता 70% से अधिक (~ 35% बिजली, ~ एचसीपीवीटी के लिए 40% थर्मल) की उम्मीद है। विशेष थर्मल एप्लिकेशन की मांगों से मेल खाने के लिए सिस्टम को कितनी अच्छी तरह से इंजीनियर किया जाता है, इस पर निर्भर करता है कि नेट ऑपरेटिंग क्षमता काफी कम हो सकती है।

सीपीवीटी सिस्टम का अधिकतम तापमान आमतौर पर बिजली के अतिरिक्त स्टीम-आधारित कॉजनरेशन के लिए बॉयलर को पावर करने के लिए बहुत कम अकेला होता है। ऐसे सिस्टम कम तापमान वाले अनुप्रयोगों को कम करने के लिए आर्थिक हो सकते हैं जिनकी निरंतर उच्च गर्मी की मांग होती है। गर्मी जिला हीटिंग, जल ताप और एयर कंडीशनिंग, विलवणीकरण या प्रक्रिया गर्मी में नियोजित की जा सकती है। निचले या अस्थायी गर्मी की मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए, नेट ऑपरेटिंग दक्षता में परिणामी कमी के बावजूद, विश्वसनीय विद्युत उत्पादन को बनाए रखने और सेल जीवन की सुरक्षा के लिए बाहरी वातावरण में एक स्विच करने योग्य ताप डंप के साथ एक प्रणाली को बढ़ाया जा सकता है।

एचसीपीवीटी सक्रिय शीतलन एचसीपीवी प्रणालियों की तुलना में अधिकतर उच्च शक्ति थर्मल-फोटोवोल्टिक रिसीवर इकाइयों के उपयोग को सक्षम बनाता है, जो आमतौर पर 1-100 किलोवाट बिजली उत्पन्न करता है जो अधिकतर एकल ~ 20W कोशिकाओं के निष्क्रिय शीतलन पर निर्भर करता है। ऐसे उच्च शक्ति रिसीवर उच्च दक्षता गर्मी सिंक पर लगाए गए कोशिकाओं के घने सरणी का उपयोग करते हैं। व्यक्तिगत रिसीवर इकाइयों की संख्या को कम करना एक सरलीकरण है जो अंततः सिस्टम लागत, विनिर्माण, रखरखाव / उन्नयनशीलता, और विश्वसनीयता के समग्र संतुलन में सुधार प्राप्त करना चाहिए।

विश्वसनीयता आवश्यकताओं
सीपीवीटी सिस्टम का अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान (टीएमएक्स सेल) अपने बहु-जंक्शन पीवी कोशिकाओं की अंतर्निहित विश्वसनीयता सीमा के कारण लगभग 100-125 डिग्री सेल्सियस से कम तक सीमित है। यह सीएसपी और अन्य सीएचपी प्रणालियों से भिन्न है जो कई सौ डिग्री से अधिक तापमान पर काम करने के लिए डिज़ाइन किए जा सकते हैं। अधिक विशेष रूप से, बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को पतली फिल्म III-V अर्धचालक पदार्थों की एक परत से बना दिया जाता है जिसमें सीपीवी ऑपरेशन के दौरान आंतरिक जीवनकाल होता है जो तेजी से एरेनियस-प्रकार तापमान निर्भरता के साथ घटता है। इसलिए प्रणाली रिसीवर को अत्यधिक कुशल और वर्दी सेल शीतलन प्रदान करना चाहिए, जहां एक आदर्श रिसीवर टीएमएक्स शीतलक ~ टीएमएक्स सेल प्रदान करेगा। रिसीवर गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन में सामग्री और डिज़ाइन सीमाओं के अतिरिक्त, कई बाहरी कारक, जैसे कि लगातार सिस्टम थर्मल साइकलिंग, व्यावहारिक टीएमएक्स शीतलक को लंबे सिस्टम जीवन के साथ संगत 80 डिग्री सेल्सियस से कम कर देता है।

उच्च पूंजी लागत, कम मानकीकरण, और जोड़ा इंजीनियरिंग & amp; परिचालन जटिलताओं (शून्य और निम्न सांद्रता पीवी प्रौद्योगिकियों की तुलना में) सीपीवी और सीपीवीटी प्रौद्योगिकियों की पहली पीढ़ी के लिए सिस्टम विश्वसनीयता और दीर्घकालिक प्रदर्शन महत्वपूर्ण चुनौतियों का प्रदर्शन करते हैं। प्रदर्शन प्रमाणीकरण परीक्षण मानकों (जैसे आईईसी 62108, उल 8703, आईईसी 6278 9, आईईसी 62670) में तनाव की स्थिति शामिल है जो कुछ मुख्य रूप से शिशु और प्रारंभिक जीवन (& lt; 1-2 वर्ष) विफलता मोड को सिस्टम, मॉड्यूल और उजागर करने के लिए उपयोगी हो सकती है। उप-घटक स्तर। हालांकि, इस तरह के मानकीकृत परीक्षण – आमतौर पर इकाइयों के केवल एक छोटे से नमूने पर प्रदर्शन किए जाते हैं – आम तौर पर प्रत्येक अद्वितीय सीपीवीटी सिस्टम डिज़ाइन और एप्लिकेशन के लिए वास्तविक ऑपरेटिंग की विस्तृत श्रृंखला के तहत व्यापक दीर्घकालिक (10 से 25 या अधिक वर्षों) जीवनकाल का मूल्यांकन करने में असमर्थ हैं शर्तेँ। इसलिए इन जटिल प्रणालियों का दीर्घकालिक प्रदर्शन क्षेत्र में मूल्यांकन किया जाता है, और आक्रामक उत्पाद विकास चक्रों के माध्यम से सुधार किया जाता है जो त्वरित घटक / सिस्टम उम्र बढ़ने, उन्नत प्रदर्शन निगरानी निदान, और विफलता विश्लेषण के परिणामों द्वारा निर्देशित होते हैं। सीपीवी और सीपीवीटी की तैनाती में महत्वपूर्ण वृद्धि की उम्मीद की जा सकती है जब दीर्घकालिक प्रदर्शन और विश्वसनीयता की चिंताओं को सिस्टम बैंकबिलिटी में विश्वास बनाने के लिए बेहतर तरीके से संबोधित किया जाता है।

प्रदर्शन परियोजनाओं
परिपक्व सीपीवीटी उद्योग के अर्थशास्त्र को हाल ही में लागत में कटौती और परंपरागत सिलिकॉन पीवी के लिए क्रमिक दक्षता में सुधार के बावजूद प्रतिस्पर्धी होने की उम्मीद है (जिसे पारंपरिक सीएसपी के साथ समान विद्युत + थर्मल पीढ़ी क्षमताओं के लिए स्थापित किया जा सकता है)। वर्तमान में सीपीवीटी निम्नलिखित बाजारों के लिए विशिष्ट बाजारों के लिए आर्थिक हो सकता है:

उच्च सौर प्रत्यक्ष सामान्य घटनाएं (डीएनआई)
सौर कलेक्टर सरणी के प्लेसमेंट के लिए तंग स्पेस बाधाएं
कम तापमान (& lt; 80 डिग्री सेल्सियस) गर्मी के लिए उच्च और निरंतर मांग
ग्रिड बिजली की उच्च लागत
बिजली या लागत प्रभावी भंडारण (विद्युत और थर्मल) के बैकअप स्रोतों तक पहुंच

बिजली खरीद समझौते (पीपीए), सरकारी सहायता कार्यक्रम, और अभिनव वित्त पोषण योजनाओं का उपयोग संभावित निर्माताओं और उपयोगकर्ताओं को प्रारंभिक सीपीवीटी प्रौद्योगिकी गोद लेने के जोखिमों को कम करने में भी मदद कर रहा है।

कम (एलसीपीवीटी) से उच्च (एचसीपीवीटी) एकाग्रता से लेकर सीपीवीटी उपकरण प्रसाद अब कई स्टार्टअप उद्यमों द्वारा तैनात किए जा रहे हैं। इस प्रकार, किसी भी व्यक्तिगत सिस्टम प्रदाता द्वारा पीछा किया जा रहा तकनीकी और / या व्यावसायिक दृष्टिकोण की लंबी अवधि की व्यवहार्यता आमतौर पर सट्टा है। विशेष रूप से, स्टार्टअप के न्यूनतम व्यवहार्य उत्पाद विश्वसनीयता इंजीनियरिंग पर उनके ध्यान में व्यापक रूप से भिन्न हो सकते हैं। फिर भी, कुछ प्रारंभिक उद्योग प्रवृत्तियों की पहचान में सहायता के लिए निम्नलिखित अपूर्ण संकलन की पेशकश की जाती है।

प्रतिबिंबित गंध सांद्रता का उपयोग करके ~ 14x एकाग्रता पर एलसीपीवीटी सिस्टम, और घने इंटरकनेक्ट वाले सिलिकॉन कोशिकाओं के साथ प्राप्त रिसीवर पाइप को 75% दक्षता (~ 15-20% इलेक्ट्रिक, 60% थर्मल) के साथ कोोजेरा द्वारा इकट्ठा किया गया है। ऐसी कई प्रणालियां 2015 तक 5 से अधिक वर्षों के लिए संचालन में हैं, और इसी तरह के सिस्टम क्रमश: 10x और 50x एकाग्रता पर एब्सोलिकॉन और इडेलियो द्वारा उत्पादित किए जा रहे हैं।

700x से अधिक एकाग्रता पर एचसीपीवीटी प्रसाद हाल ही में उभरा है, और इसे तीन पावर स्तरों में वर्गीकृत किया जा सकता है। थर्ड स्तरीय सिस्टम वितरित जेनरेटर होते हैं जिनमें ~ 20W सिंगल-सेल रिसीवर / कलेक्टर इकाइयों के बड़े सरणी होते हैं, जो पहले एचसीपीवी के लिए आमोनिक्स और सोलफोकस द्वारा अग्रणी थे। द्वितीय श्रेणी प्रणाली कोशिकाओं के स्थानीय घने-सरणी का उपयोग करती हैं जो प्रति रिसीवर / जनरेटर इकाई के विद्युत बिजली उत्पादन के 1-100 किलोवाट का उत्पादन करती हैं। प्रथम श्रेणी प्रणाली विद्युत उत्पादन के 100 किलोवाट से अधिक है और उपयोगिता बाजार को लक्षित करने में सबसे आक्रामक हैं।

कई एचसीपीवीटी सिस्टम प्रदाताओं को निम्नलिखित तालिका में सूचीबद्ध किया गया है। लगभग सभी शुरुआती प्रदर्शन प्रणाली हैं जो 2015 तक 5 साल से कम सेवा में हैं। एकत्रित थर्मल पावर आमतौर पर 1.5x-2x रेटेड विद्युत शक्ति है।

प्रदाता देश ध्यान केंद्रित प्रकार केडब्ल्यू  में इकाई आकार
जनक रिसीवर
– स्तर 1 –
Raygen ऑस्ट्रेलिया बड़े हेलीओस्टैट ऐरे 250 250
– कतार 2 –
जेनिथ सौर / सनकोर इसराइल / चीन / यूएसए बड़ा डिश 4.5 2.25
सूर्य ऑयस्टर जर्मनी बड़े ट्रा + लेंस 4.7 2.35
Rehnu संयुक्त राज्य अमेरिका बड़ा डिश 6.4 0.8
एयरलाइट एनर्जी / डॉसोलर स्विट्जरलैंड बड़ा डिश 12 12
Solartron कनाडा बड़ा डिश 20 20
दक्षिणपश्चिम सौर संयुक्त राज्य अमेरिका बड़ा डिश 20 20
– 3 टियर –
सिलेक्स पावर माल्टा छोटे डिश ऐरे 16 0.04
Solergy इटली / यूएसए छोटे लेंस ऐरे 20 0.02